变阻尼半主动振动控制研究现状

半主动控制系统在国内外得到很多关注,已取得了很大的研究进展。通过对结构振动控制的概述,介绍了变阻尼半主动控制的控制装置和控制算法的研究现状,并指出结构振动半主动控制工程应用所面临的几个主要问题。     

半主动TMD控制双跨轴系过临界振动的研究

针对多轴串联机械通过临界转速时振动过大的问题,对调谐质量阻尼器在双跨轴系振动控制中的应用进行了研究。并基于转子结构,设计了具有对称结构的笼式半主动调谐质量阻尼器用于控制轴系振动;搭建了双跨转子实验台,在不改变转子轴系原有支撑形式上,在两根轴上分别安装了调谐质量阻尼器,对调谐质量阻尼器对轴系各跨转子振动的影响规律进行了实验研究。研究结果表明,不可控调谐质量阻尼器可以有效抑制安装所在轴临界转速附近的振动,对相邻轴影响较小,但会引起新共振峰。根据此实验结果通过开关控制策略实现调谐质量阻尼器半主动控制,说明半主动调谐质量阻尼器可以在不停机的情况下,抑制转子轴系通过各阶临界转速时的振动,避免失谐。     

采用磁流变阻尼的一种改进型半主动控制汽车悬架研究

以磁流变阻尼器作为汽车悬架的阻尼器,研究了一种改进的半产动控制策略在确定性激励和随机激励下的运行效果,为了便于比较,还研究了被动控制、半主动on-off控制和主动控制悬架的运行情况。研究结果表明,半主动控制策略的控制效果很好,使汽车的乘坐舒适性显著提高,对安全性和稳定性并无明显地影响,由于磁流变阻尼的优良特性,使得该控制策略具有很大的应用前景。     

半主动直接输出反馈变结构控制电流变阻尼器减振研究

针对多层结构电流变阻尼器减振系统运动状态难以完全实时测量、扰动存在不确定性、系统参数容易出现摄动以及阻尼器连续可调的特点,提出了半主动直接输出反馈变结构控制策略,根据滑模运动方程稳定的Hurwitz判据选择滑模梯度参数,实现控制与扰动完全解耦;饱和非线性环节使阻尼器阻尼力不超调;阻尼力对主结构做负功控制规则保证主结构最佳减振。仿真分析表明,电流变阻尼器减振控制系统效果明显,不仅对扰动具有自适应性,而且对系统参数摄动也具有很强的鲁棒性。     

航海船舶多维振动半主动控制研究

本文采用基于并联机构和磁流变阻尼器的半主动控制多维减振装置，实现对船舶航行中面临的多维振动半主动控制。对减振装置进行结构设计、系统控制模型分析和控制算法研究，并制作样机进行实验研究。样机实验结果表明，该半主动控制多维减振装置能实现船舶多维减振，且减振效果优于被动控制多维减振。     

结构振动半主动控制系统的时滞补偿研究

时滞导致控制力的不同步实施,不仅降低控制系统的性能,而且会使动力系统不稳定。针对这个实际问题,本文对时滞补偿及时滞对控制系统的影响进行了研究。控制律采用现代最优控制方法设计,采用移项法补偿时间滞后。数值结果表明,所提控制方法能够较好地控制系统的峰值响应,而且能够保证控制系统的稳定性。     

基于磁流变阻尼器的铁道车辆结构振动半主动控制

在建立铁道车辆柔刚体系统垂直动力学模型的基础上,应用独立模态空间控制理论和最优控制理论,对影响车辆垂直运行平稳性的车体低阶弯曲结构振动和浮沉、点头等刚体振动进行控制。根据铁道车辆悬挂系统的特点,提出采用磁流变阻尼器作为作动器,以降低车体垂直加速度进而改善运行平稳性为目标的半主动控制策略,来实现在性能改善和能量消耗之间的协调,在ADAMS和Matlab/Simulink?环境下,应用机械系统和控制系统联合仿真技术,对采用半主动控制策略的整车性能进行仿真研究。仿真结果显示该半主动控制策略能较好地抑制车体第一阶弯曲模态的结构振动,并可改善车辆运行平稳性,针对铁道车辆系统的磁流变阻尼器在设计上是可行的。     

基于压电元件的悬臂梁半主动振动控制研究

为了探讨非线性同步开关阻尼技术(synchronized switch damping,简称SSD)的半主动振动控制系统中开关切换效率对控制效果的影响,详细推导了基于开关切换效率的SSDI(synchronized switch damping on inductor)及SSDV(synchronized switch damping on voltage)的振动阻尼表达式,并搭建了悬臂复合梁振动半主动试验平台,对理论分析结果进行了试验验证.试验结果表明,开关切换的延时越小,控制效果越佳.     

空间柔性天线展开臂的半主动振动控制研究

大型柔性天线展开臂结构由于其尺寸大,阻尼和刚度小,其振动呈现明显的低频特性,且很难在短时间内迅速衰减,从而影响天线工作性能。传统的被动控制大都采用阻尼材料,通过增加阻尼的方法来进行控制,这种控制方法对低频柔性结构的控制效果是有限的。因此研究带负载的复合材料柔性展开臂结构的振动抑制问题,提出用压电元件粘贴在展开臂结构表面作为传感器和驱动器,用基于同步开关阻尼技术的自适应半主动振动控制方法控制压电驱动器,从而对展开臂结构实现振动控制。完成了展开臂模型的建立和仿真分析,建立了展开臂结构的开关阻尼半主动控制试验平台,设计并制作了控制电路,针对需要控制的结构一阶弯曲模态进行压电元件的合理布设。对不同激励下的振动进行了展开臂结构的控制试验,试验结果显示该方法对带负载柔性天线展开臂结构的振动具有良好的抑制效果,对于初始位移为100 mm的瞬态激励振动工况,受控系统等效阻尼比由0.6%增加至4.03%;对于稳态振幅为50 mm的稳态振动工况,系统控制后结构端部振动幅值降低至10 mm,稳态振动幅值降低了16.843 dB。在大型柔性结构中具有非常好的应用前景。     

风机塔筒风致振动的半主动控制研究

风机塔筒的振动控制技术一直是风能开发应用领域的关键技术之一,传统的被动控制技术控制效果不稳定鲁棒性差,在恶劣多变的风况环境中在结构稳定、宽频率、自适应能力好的振动控制技术能保证风电机组的高效运行。论文通过半主动控制方式对风机塔筒结构进行风致振动控制。根据主动最优控制算法LQR计算出主动最优控制力,然后按照限界主动变阻尼算法建立半主动控制算法,从而在不提供额外动力源的情况下实现主动最优控制。论文应用TMD主动变阻尼控制器建立TMD控制系统,并对风机塔筒的风致振动进行控制。最后通过对比风机塔筒结构在无控、被动控制、半主动控制作用下的PSD随机振动响应,发现半主动控制方式下风机塔筒结构的振动响应最小。结果显示:风机塔筒结构的半主动控制方式对于随机变化的风况具有一定的适应性,它的控制效果更加稳定且明显好于被动控制方式。     

半主动振动控制系统中的模拟开关控制电路

在压电振动控制方法中,针对主、被动振动控制中的不足,同时为了降低系统功耗、减小振动控制系统体积,介绍了一种基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法。由运算放大器构成模拟开关控制电路,利用简单的相位延迟方法,实现对输入信号的极值判断,从而实现对开关电路的控制。     

磁流变阻尼器对斜拉索半主动控制的最优参数

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法。以全索全时段振动响应的均方根（RMS）评价磁流变（MR）阻尼器对斜拉索的减振效果，研究了MR阻尼器的最优型号与阻尼器安装位置、斜拉索基频（张力、索长、质量）、激励荷载（类型、频率、幅值）等各种因素的关系，为MR阻尼器合理选型提供了优化设计的方法。最优型号主要是与斜拉索基频和MR阻尼器安装位置有关。在引起索基频变化的因素中．索质量对最优型号影响最大；而索长对最优型号影响不大。对于索质量较大、张力较大、MR阻尼器安装位置较低、外界激励较大、频谱特征多变、低频为主时需要较强的MR阻尼器。     

基于自寻最优控制方法实现结构振动主动控制

从振动主动控制设计思想出发,基于自寻最优控制的基本原理,对采用这一控制方法实现结构振动响应主动控制进行了研究。在此基础上,开发了以计算机及高速数据采集板为核心的数据采集、处理和自适应控制系统,对一压电机敏刚架结构进行了振动主动控制实验,取得了良好的抵消振动效果。     

超精密隔振平台的广义预测控制系统仿真分析

超精密隔振平台振动控制系统是一个带不确定干扰的非线性系统。结合广义预测控制原理提出了一种计算机数字控制方法，该方法克服了一般线性状态反馈控制系统所存在的由于模型非线性和干扰引起系统控制精度变差的缺点。所设计的控制系统能够有效地抑制空气弹簧固有的非线性、超磁致伸缩致动器的磁滞和环境振动干扰。仿真结果表明，该方法使系统具有较好的鲁棒性和控制精度。     

修改的预测控制方法在智能结构振动抑制中的应用

在输出预测控制的基础上，提出了一种修改的预测控制算法，即在预测时域内，使系统的控制输入不再保持不变，而是在一定的时域内可以线性改变，这样提高了控制的灵活性和系统的动态性能。将修改的预测控制算法应用于悬臂梁的振动控制。仿真结果表明，基于新的预测控制算法更加有效地抑制了柔性结构的振动。     

环形天线结构的振动主动控制

环形天线是一种大型、柔性、低阻尼、低模态频率的空间结构,它在太空中受到外界干扰后振动响应较大。针对此问题,提出了一种采用音圈电机-凯夫拉纤维的振动主动控制新方式,根据环形天线的结构特点及音圈电机的动力学特性建立了含作动器的振动主动控制系统模型,并结合比例-微分(proportion-differentiation,简称PD)控制、模糊控制、模糊PD杂交控制算法分别研究了环形天线结构的前2阶振动控制性能。研究结果表明,采用音圈电机-凯夫拉纤维的振动主动控制新方式可以显著抑制环形天线前2阶的大幅值振动响应,模糊控制的效果明显优于PD控制,且模糊PD杂交控制算法进一步提高了天线平衡位置处的振动控制精度。     

基于预测控制策略的智能框架结构主动控制研究

针对框架系统所具有的复杂性、不确定性、大柔度等特点,为保证系统控制的顺利实现,在系统可控性格拉姆矩阵与可观性格拉姆矩阵相等的基础上,本文采用了模型降阶方法,取最初的几阶模态,经过系统离散进行控制。本文采用了能够控制不精确模型及未知外力情况下可以达到较好控制效果的广义预测控制,同时考虑到许多状态变量不可测量的特点,选用次优控制的方案。最后给出了计算实例,结果表明这一方法是有效的。     

用半主动控制悬架改进半挂汽车列车驾驶室的乘坐舒适性

提出加速度阻尼控制新方法，该方法具有传统的阻尼控制方法同等的振动控制效果，而且具有对传感器和控制测量系统的误差不敏感的优点；建立了九自由度半挂汽车列车振动模型，针对半挂汽车列车的驾驶室俯仰振动是影响乘坐舒适性的主要因素的特点，提出了考虑俯仰角振动的加速度阻尼控制方法，计算机模拟计算结果表明，驾驶室的乘坐舒适性得到显著改善。     

数控铣削过程的广义预测控制

提出一种数控铣削过程广义预测控制方法。研究了控制前景的定阶问题,并导出在整个输出预测前景上控制器参数的高效递推算法。计算机仿真结果表明,该算法快,满足数控铣削过程的实时控制要求。在加工中心上进行试验验证,结果表明此法具优良的输出性能