基于降阶模型的斜拉索振动的半主动神经网络控制

根据模态降阶理论,获得了斜拉索-阻尼器系统的降阶模型,有效地缩减了系统的自由度.根据ER/MR阻尼器特性和主动控制中LQG控制理论,建立了面向速度剪切的半主动LQG控制方法,并获得了很好的控制效果.本文设计了神经网络的观测器,使用的传感器数目大大减少,根据智能控制理论,设计了神经网络控制器,并提出采用该神经网络作斜拉索半主动控制的控制算法.振动仿真的结果表明,经过离线训练后的神经网络观测器和控制器,有效地抑制了斜拉索的振动.     

野草入侵模糊算法的半主动空气悬架研究

为了抑制由路面不平引起的车辆振动,结合磁流变阻尼器和空气弹簧的变阻尼/刚度特性,设计了含内置永磁体式磁流变阻尼器的半主动空气悬架系统.基于电磁学原理,对内置永磁体式磁流变阻尼器的力学特性建模.建立了1/4车辆二自由度动力学模型,并利用野草入侵算法对常规模糊算法规则进行优化,开发了野草入侵-模糊混合控制策略对内置永磁体磁流变阻尼器的空气悬架进行半主动控制.为验证该控制策略在磁流变空气悬架的半主动控制效果,进行了C级路面随机输入及凸块脉冲输入仿真分析,仿真结果可知,野草入侵-模糊控制策略能有效地提高半主动悬架系统的综合性能.并且通过台架试验进一步表明,利用该控制策略能够使车身振动加速度及悬架动挠度分别减小25.87%、35.13%.     

柔性机械臂的双时间尺度组合控制

本文研究柔性机械臂的轨迹跟踪和振动抑制问题. 首先, 利用Lagrange法和假设模态法建立柔性机械臂的动态模型, 进而利用奇异摄动理论得到柔性机械臂的双时间尺度模型. 然后, 基于慢时间尺度模型利用滑模控制理论设计轨迹跟踪控制器; 借助于快时间尺度模型利用自适应动态规划设计参数不精确已知情况下的最优振动抑制控制器; 将二者相结合, 构造双时间尺度组合控制器, 利用奇异摄动理论证明闭环系统稳定. 最后, 在Matlab/Simulink环境下进行实验, 与现有方法相比, 本文设计的控制器对柔性振动具有更好的振动抑制效果, 跟踪精度更高.     

基于磁粉离合的变惯质阻尼器理论及试验研究

针对超长斜拉索振动主模态区间多变的特点,磁粉离合惯质阻尼器作为半主动变惯质阻尼器对比被动惯质阻尼器更具优势.根据已有研究发现,仅向磁粉离合惯质阻尼器输入直流电并不能实现阻尼器惯质系数恒值可调的功能,本文通过输入简谐电流的方法实现该功能.首先,介绍了磁粉离合惯质阻尼器基本原理及其力学特性,从磁粉离合器双轴相对运动状态来分析磁粉离合器在不同电流工况下的力学性质,进而研究实现阻尼器变惯质功能的输入电流控制算法.然后,综合阻尼器基本构造建立了其力学模型,从而得出阻尼器在稳态激励条件下的等效惯质系数表达式,阐明了阻尼器在输入控制电流下的等效惯质系数与控制电流幅值呈二次线性关系.最后,通过实验对阻尼器惯质系数的可调性进行了验证.     

受时变约束柔性臂鲁棒RBF神经网络力/位置控制

研究了受时变约束的柔性臂系统，建立了分布参数模型，通过奇异摄动方法将该模型划分为表征系统刚性运动的集中参数子系统和表征系统振动的分布参数子系统．设计了集中参数子系统的鲁棒RBF神经网络力／位置控制算法和分布参数子系统的鲁棒自适应振动抑制控制算法．理论分析及仿真结果验证了该方法的有效性．     

索梁结构中抗弯刚度斜拉索的非线性响应

研究索梁结构中考虑抗弯刚度斜拉索的非线性响应.从斜拉桥中简化出索梁组合结构力学模型,考虑抗弯刚度、几何非线性及垂度等因素,忽略索梁纵向振动,基于Hamilton变分原理,获得了索梁结构耦合非线性振动偏微分方程组.首先运用Galerkin方法离散该方程组,然后利用多尺度法对该方程组进行摄动分析.以某索梁结构为例,分析了索主要参数对抗弯刚度斜拉索面内基频的影响,探讨了抗弯刚度对斜拉索幅频响应、激频响应的影响,数值模拟获得了索梁结构的时程曲线.结果表明,考虑抗弯刚度后,索长对斜拉索面内基频的影响较大,对于短索,应考虑抗弯刚度;含抗弯刚度斜拉索的幅频响应曲线整体向右平移,激频响应曲线向左移,移动的幅度取决于抗弯刚度的大小;梁振动将对索振动产生显著影响,索振动对梁的振动影响很小.     

履带车辆悬挂系统半主动控制仿真

磁流变减振器是一种新型的阻尼器,具有结构简单、响应迅速、出力大和耗能小等特点,通过改变线圈电流来调节其阻尼力,在结构振动半主动控制领域有着广阔的应用前景.该文将这种阻尼器应用于履带车辆悬挂系统的半主动控制中,建立出了二自由度1/2车体模型,采用最优控制算法,得出了悬挂系统的最优控制力,并采用控制系统仿真软件 MATLAB中的Simulink工具进行仿真计算,得出了被动悬挂与半主动悬挂车体垂直加速度和角加速度时域响应曲线.通过比较表明该悬挂系统半主动控制能使位移和加速度同时减少30%以上,具有较好的减振效果.     

军用履带车辆半主动悬挂系统最优控制研究

将磁流变阻尼器这种智能减振装置应用于履带车辆悬挂系统中,构成了新型的半主动式悬挂系统,研究了磁流变阻尼器的力学特性,建立了1／2车体振动模型,采用基于最优控制理论的半主动控制算法,确定了悬挂系统的最优控制力,并对典型沙土路面激励下,某型军用履带车辆半主动悬挂系统的垂直加速度、垂直位移、角加速度和角位移的响应情况进行了仿真分析,结果表明该控制算法有着很好的减振效果。     

一种自适应振动主动控制策略及其在C型三维表面检测系统中的应用

基干广义最小方差和一步超前预报理论,围绕三维型面扫描系统中所存在的周期性徽振动问题,提出了一种新的自适应振动主动控制算法.以C型臂式三维激光扫描系统为应用背景,基于来自于该系统的数据样本建立了系统的振动动态自回归滑动平均模型(ARMA模型).采用所提出的自适应控制算法对该模型进行了振动主动控制仿真研究.仿真结果验证了所提出的方案可以有效地抑制C型臂运动过程中产生的振动,提高系统的整体三维检测精度.     

基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模 动态面输出反馈控制

针对三自由度全驱动船舶速度向量不可测问题,考虑船舶模型参数和外部环境扰动均未知的情况,提出一种基于神经网络观测器的船舶轨迹跟踪递归滑模动态面输出反馈控制方法.该方法设计神经网络自适应观测器估计船舶速度向量,且利用神经网络逼近模型参数不确定项,综合考虑船舶位置和速度误差之间关系构造递归滑模面,再采用动态面控制技术设计轨迹跟踪控制律和参数自适应律,并引入低频增益学习方法消除外界扰动导致的高频振荡控制信号.选取李雅普诺夫函数证明了该控制律能够保证轨迹跟踪闭环系统内所有信号的一致最终有界性.最后,基于一艘供给船进行仿真验证,结果表明,船舶轨迹跟踪响应速度快,所设计控制器对系统模型参数摄动及外界扰动具有较强的鲁棒性.     

Recent Advances on Vibration Control of Structures Under Dynamic Loading

In this paper, a review of recent journal articles on passive, active, semi-active, and hybrid vibration control of structures subjected to dynamic loading is presented. Passive systems reviewed include tuned mass damper (TMD), tuned liquid column damper (TLCD), tuned liquid column ball damper (TLCBD), circular TLCD (CTLCD), and pendulum TLCD (PTLCD). Active control systems include active tuned mass dampers (ATMD) and piezoelectric actuators. Semi-active systems include magnetorheological (MR) damper, negative stiffness devices (NSD), magneto-rheological damper TMD (MR-TMD), variable stiffness semi-active TMD (VS-STMD), variable damper STMD (VD-STMD), and recentering variable friction device (RVFD). Hybrid systems include active base isolation system and semi-active MR dampers with nonlinear base isolators. The current frontier of research is semi-active control of structures as well hybridization of various control systems. The problem is complex requiring integration of several different hardware and software technologies with structural design such as smart materials, adaptive dampers, actuators, sensors, and control and signal processing algorithms. This complexity also makes it an exciting area of research and development.     

基于阻尼多级分段调节的半主动悬架系统

为提高汽车的平顺性和舒适性,提出了一种多级分段调节减振器阻尼的方法。为创建该方法,首先建立了汽车半主动悬架动力学模型,通过分析模型得到和减振器匹配的阻尼控制规律和最优解。设计了一种基于电磁阀控制节流孔通道的硬件结构。对减振器阻尼大小进行了分级定义,对不同的路面状况,匹配不同级别的减振器阻尼。探讨了半主动悬架可控减震器节流参数控制规律,根据该规律构思了此减振器的控制方法。开展了针对多级分段调节的半主动悬架系统的路面试验,试验表明该种减振器具有较好的减震效果,能够有效的提升汽车的的行驶平顺性和稳定性。     

基于电流变阻尼器的履带式车辆悬架振动控制

提出一种基于电流变阻尼器的半主动悬架系统,建立了某履带式车辆悬架的1/4车体动力学模型,在此基础上给出了悬架系统的运动方程和状态方程,分析了某种剪切模式电流变阻尼器的阻尼力并作为悬架系统半主动控制的制动器.将随机最优控制理论应用到车辆悬架的控制中,以车身加速度、悬架动行程和轮胎动位移的加权二次型最小为控制性能指标,设计了线性二次型高斯(LQG)控制器,通过被动悬架与LQG控制悬架的仿真比较,在轮胎动位移基本相同的情况下,LQG控制能有效的降低车身加速度,充分利用悬架的工作空间,提高车辆的舒适性和安全性.     

考虑输入约束的半主动悬架非线性自适应控制

针对具有输入约束及参数不确定性问题的汽车半主动悬架系统,提出一种考虑输入饱和的非线性自适应Backstepping控制器.该方法引入一个辅助系统,通过设计新的误差变量,实现对控制饱和的补偿,解决控制输入的幅值约束问题.同时,考虑到悬架系统的参数不确定性问题,采用映射自适应算法设计自适应律,通过构造适当的Lyapunov函数,保证悬架系统的稳定性.仿真结果表明,所设计的控制器具有良好的隔振性能,而且能够有效降低输入约束和不确定参数对系统性能的影响.     

Experimental analysis of a motorcycle semi-active rear suspension

The topic of this paper is the experimental analysis and development of a control system for a semi-active suspension in a 2-wheel vehicle. The control system is implemented via a semi-active electro-hydraulic damper located in the rear suspension of a motorbike. The entire design and analysis procedure is carried out: the semi-active damper is characterized; a wide range of control strategies is recalled and an innovative semi-active algorithm (Mix-1-Stroke) based on a single-sensor layout is proposed. The strategies are then implemented in the Electronic Control Unit of the motorbike. Tests, both on test-bench and on-road, are presented. The result is the comparative analysis of a wide portfolio of different suspension control strategies, which shows the effectiveness of the Mix-1-Sensor rationale.     

非线性半主动悬架系统模糊控制策略

为了实现复杂非线性车辆半主动悬架系统的减振控制,对整个系统的动力学特性和磁流变减振器的特性进行分析,得到期望的阻尼力变化趋势,并由此提出一种直接针对减振器电流的新型模糊控制策略.该策略构建了以车身加速度、减振器两端速度差以及悬架动行程作为输入的三维控制结构,并将其简化为二维结构,同时引入减振器的设计思想制定了非对称的模...     

Sliding mode control of wind-induced vibrations using fuzzy sliding surface and gain adaptation

Although fuzzy/adaptive sliding mode control can reduce the chattering problem in structural vibration control applications, they require the equivalent control and the upper bounds of the system uncertainties. In this paper, we used fuzzy logic to approximate the standard sliding surface and designed a dead-zone adaptive law for tuning the switching gain of the sliding mode control. The stability of the proposed controller is established using Lyapunov stability theory. A six-storey building prototype equipped with an active mass damper has been used to demonstrate the effectiveness of the proposed controller towards the wind-induced vibrations.