基于分数阶的磁流变液粘弹性研究

引入分数微积分理论研究磁流变液体的粘弹特性。建立基于分数阶的Maxwell模型,采用贮能模量和耗能模量曲线,展示磁流变液的粘弹特性。在磁流变液体不同的实验条件下,理论的贮能模量和耗能模量均能与实验结果较好地拟合。结果表明,分数阶本构方程能够较好地描述磁流变液的阻尼特性,且方程分数阶算子与磁流变液物质参数有关。     

基于模糊控制的磁流变阻尼器结构半主动控制

阐述了模糊控制器的基本原理和设计步骤，形成了适合于磁流变阻尼器结构的模糊半主动控制策略；基于磁流变阻尼器的Bingham模型，采用Matlab模糊工具箱进行模糊半主动拉制设计，建立了磁流变阻尼器模糊半主动控制的3层钢筋混凝土框架的Simulink仿真分析。与其他已有研究结果进行比较，证实了磁流变阻尼器模糊半主动控制方法的有效性。     

结构振动磁流变阻尼器模态模糊控制算法研究

提出了磁流变阻尼器模态模糊控制算法,可以改进磁流变阻尼器半主动控制现有的算法,同时使所需要的模糊推理数量处于可接受范围之内.建立了一栋20层磁流变阻尼器半主动模态模糊控制的分析模型,并利用Matlab语言编制了求解软件.计算结果表明:所提出的算法对层间位移、楼层位移和楼层速度的减震效果较为显著,只对第一阶振型控制就可收到明显的效果.磁流变阻尼器的参数指标f_(dmax)越大,层间位移、楼层位移和楼层速度的最大值的减震效率越高,且沿楼层高度分布均匀可达60%左右.但f_(dmax)增大时,楼层加速度的最大值随之增大,因此对加速度减震有要求的结构不宜采用此算法.     

建筑结构利用磁流变阻尼器振动控制技术的研究进展

近年来,人们对磁流变阻尼器进行了大量研究的结果表明它是一种比较理想的半主动控制装置.本文从磁流变液的特点,磁流变液体的力学模型,半主动控制策略及工程应用等几个方面阐述了其发展过程,并指出磁流变阻尼器存在的问题及发展前景.     

磁流变阻尼器阻尼力模型参数识别研究

磁流变液是智能材料与结构前沿领域中的一类重要的驱动材料.由于它具有响应时间短、能耗低、流变效果显著、抗杂质干扰以及温度适应性强而备受关注.本文利用测试数据对Bingham阻尼力模型以及Herschel-Bulkley阻尼力模型参数进行了识别,结果表明,Herschel-Bulkley模型与实验结果吻合较好.     

磁流变阻尼器阻尼力模型参数识别研究

磁流变液是智能材料与结构前沿领域中的一类重要的驱动材料。由于它具有响应时间短、能耗低、流变效果显著、抗杂质干扰以及温度适应性强而备受关注。本文利用测试数据对Bingham阻尼力模型以及Herschel—Bulkley阻尼力模型参数进行了识别，结果表明，Herschel—Bulkley模型与实验结果吻合较好。     

基于滑模控制的分数阶超混沌系统投影同步

研究了一类分数阶超混沌系统的投影同步问题.利用分数阶性质及分数阶稳定理论,设计滑模控制器,实现分数阶超混沌系统的投影同步.并利用Lyapunov稳定理论证明误差系统的渐近稳定,数值仿真结果验证了控制器的有效性.     

基于分数阶的模型参考自适应算法

在自适应中引入分数阶运算,可以较好的改善被控对象的响应时间和干扰。本研究将分数阶积分引入模型参考自适应,通过构造分数阶的自适应律,设计了新的模型参考自适应控制系统,并进行了仿真。结果表明,该系统具有较快的响应时间,较小的超调量以及很好的鲁棒性。对分数阶系统的研究具有一定的意义。     

基于QPSO算法优化跳汰机排料系统的分数阶PID控制

针对传统PID控制在复杂跳汰机排料系统中控制精度不高、响应速度慢、参数调整不够精确等问题,提出了一种基于QPSO算法优化的分数阶PI~λD~μ控制器(QPSO-FOPID).该控制器利用分数阶微积分理论,将传统PID控制由整数阶次推广到复数阶次,并增加了两个参数的自由度.同时利用量子粒子群算法对分数阶PI~λD~μ控制器参数进行寻优,解决参数调整不精确的问题.以某矿井跳汰机排料系统为例,建立跳汰机排料系统控制的Simulink仿真模型.仿真结果表明,该方法不仅能够实现分数阶PI~λD~μ控制参数的在线优化,收敛速度快,具有较强的鲁棒性,还具有良好的动、静态性能,无超调现象,控制精度高.     

基于混沌PSO的循环流化床汽温系统分数阶控制

分数阶PIλDμ控制是传统PID控制的推广与发展,积分阶次λ和微分阶次μ的引入使得分数阶PIλDμ控制器具有更灵活的结构、更好的鲁棒性和更强的抗扰动能力,但也增加了参数整定的难度.参数的取值对控制效果的好坏起着决定性作用,为此提出了采用混沌粒子群优化算法优化分数阶PIλDμ控制器参数.该方法采用自适应粒子群优化算法执行...     

磁流变阻尼器智能基础隔震系统的模糊控制

将新型控制装置磁流变阻尼器应用于基础隔震结构,设计了符合磁流变阻尼器特点的模糊控制器,根据隔震层位移和加速度决定控制电压的大小.3层隔震结构的仿真结果表明,模糊控制技术有利于发挥磁流变阻尼器的性能,模糊控制方案的减震效果优于被动控制方案.     

磁流变阻尼器无模型前馈/反馈复合控制

为了实现磁流变（MR）阻尼器高可靠性和高精度的阻尼力跟踪控制,克服基于逆向动力学模型的前馈控制易受模型误差和外界干扰影响的问题,提出结构简单、实现容易的无模型前馈/反馈复合控制(MFFFFBC)方法. 利用磁流变液减振器阻尼力连续可调的特点,将磁流变阻尼器控制器前一时刻的控制量进行采样保持作为前馈控制器,以避免建立复杂的磁流变阻尼器逆向动力学模型. 利用期望阻尼力与实际阻尼力之间的跟踪误差信号构建反馈控制器对前馈控制量进行实时修正,利用饱和函数对控制电压进行限幅,以避免控制电压高频振荡. 试验结果表明,在MFFFFBC控制下输出电压连续光滑变化,与经典的基于Heaviside阶跃函数的控制相比,采用本研究所提出的控制策略,黏性阻尼力和摩擦阻尼力的跟踪误差分别减小了21.98%和26.64%.     

无刷直流电机分数阶PI预测函数控制研究

为了提高无刷直流电机转速的动态性能和抗干扰性,提出一种新型的基于ARMAX模型的预测函数控制(PFC)与分数阶PI(FOPI)相结合的控制算法,通过在性能指标函数中引入预测输出误差,形成具有分数阶PI的结构。在无刷直流电机转速环的控制中,该算法通过递推最小二乘法在线辨识分数阶PI预测函数(FOPI-PFC)的预测模型,使得控制输入根据系统的预测模型的变化而不断滚动优化。仿真结果表明,FOPI-PFC控制算法不仅结合了分数阶PI静态误差小、上升速度快和预测函数无超调、计算量小及较强的鲁棒性等优点,还解决了预测控制模型失配和传统PI控制抗干扰性能差的问题。     

基于部件模态综合理论的拉索-阻尼器系统的模型降阶

基于部件模态综合理论,将拉索和阻尼器看作两个子结构,则安装阻尼器的拉索振动可以表示为静态约束模态和低频主模态的线性组合。考虑拉索抗弯刚度,推导结构的约束模态和主模态函数,并利用Galerkin方法得到以模态坐标为未知量的常微分运动方程。当仅考虑约束模态和1阶主模态时,根据复模态理论研究线性粘滞阻尼器参数与拉索-阻尼器系统的1阶模态参数的关系。通过与精确解的比较证明该降阶模型的有效性。此外,当忽略拉索抗弯刚度时,仿真分析表明,与目前常用的Johnson降阶模型相比,文中给出的降阶模型更为简便,计算的精度也略高些。     

自传感磁流变阻尼器实时阻尼力跟踪控制

为了提高自传感磁流变阻尼器(SMRD)的控制性能,提出考虑SMRD逆向动力学的线性二次高斯(LQG)同位控制策略(i-LQG).采用贝叶斯非线性自回归(NARX)网络方法建立SMRD以控制导向的正向和逆向动力学模型,融入LQG控制回路补偿SMRD的滞回非线性,实现半主动阻尼力跟踪控制.开展试验比较i-LQG控制和基于Heaviside阶跃函数的LQG控制(H-LQG)下SMRD对控制力实时跟踪效果.结果表明,i-LQG控制下输出电压连续变化,改善了SMRD阻尼力实时跟踪性能,误差相比H-LQG控制减小50%;i-LQG控制下的结构系统阻尼比相比于H-LQG控制时提高11%,验证采用i-LQG控制策略可达到更高效的半主动结构控制性能.     

分数阶情绪模型的终端滑模控制混沌同步

应用驱动-响应同步方法,研究一类分数阶情绪模型的终端滑模混沌同步问题。基于Lyapunov稳定性理论和分数阶微积分的相关知识,构造一种非奇异的终端滑模面,通过设计连续的终端滑模控制器,给出主从系统在有限时间内快速实现混沌同步的设计方案。理论分析和仿真计算结果证明了这种控制方法的有效性。     

PMSM分数阶模型参考自适应调速系统研究

永磁同步电动机具有高功率密度和高效率等优点,被广泛用于高性能伺服以及其他工业中。针对永磁同步电机易受外界扰动而引起转速变化的问题,提出一种基于分数阶Lyapunov稳定性理论的模型参考自适应控制方法,对转速进行估计。首先以永磁同步电机的d-q轴电流方程建立参考模型和可调模型;其次利用参考模型和可调模型输出的电流估计误差得到转速误差信息,转速作为可调参数;最后应用基于分数阶的Lyapunov稳定性理论,设计分数阶自适应律,以此代替传统自适应律中的PI控制,得出新的转速估计式。在MATLAB/Simulink环境下,以不同工况进行仿真实验,结果表明,该方法能够较好地估计电机的转速,永磁同步电机的动态性能和稳态性能均得到提高,调速系统具有更好的鲁棒性。     

基于分数阶PID的四旋翼飞行器控制

为了抑制四旋翼飞行器参数摄动对飞行器带来的不利影响,提出了一种基于分数阶PID(FOPID,记作PI~λD~μ)的控制方案;该方法通过增加积分阶次λ和微分阶次μ使控制器对被控对象的参数变化具有鲁棒性。仿真和实验结果表明:分数阶PID能够在0.5 s内跟踪到俯仰角、滚转角的期望值,且最大超调量为0.4°;在参数摄动的情况下,稳定时间变化0.1 s,最大超调量的变化为0.02°,表现了分数阶PID对于参数变化具有鲁棒性。     

永磁同步电机调速系统分数阶微分滑模控制

受负载扰动及参数时变等因素影响,永磁同步电机调速系统的鲁棒性会变差,滑模控制对于系统的参数变化、模型不精确及外部扰动等因素不敏感,能够有效提高永磁同步电机控制系统的鲁棒性,但滑模控制实现过程中却存在抖振问题.为解决鲁棒性和抖振问题之间的矛盾,提出一种分数阶滑模控制方法,通过在分数阶滑模面的设计中使用分数阶饱和函数代替符号函数,更有效地消除滑模控制的抖振问题.仿真和实验表明:相较于传统的滑模控制,所提控制方法使得永磁同步电机调速系统具有更好的动态性能和抗负载扰动能力.     

磁流变阻尼器与磁悬浮系统并联隔振研究

针对磁悬浮隔振装置参振质量大,系统的等效刚度、等效阻尼受控制参数稳定区域的限制,在振动幅值较大时的抑振效果不理想的问题,设计了一种小位移大阻尼力的挤压式磁流变阻尼器,为磁悬浮隔振系统附加阻尼,可以显著减小系统振动.介绍了该磁流变阻尼器的设计方法,实验特性,并将该磁流变阻尼器与磁悬浮装置并联起来,实验证明,这种方法可以显著减小振动,提高系统隔振性能.