新型电磁驱动AMD控制系统的建模与性能试验

提出了一种新型的结构振动控制系统--电磁驱动AMD控制系统的概念,试制开发了小型电磁驱动AMD控制系统,研究了系统的理论建模并进行了性能试验.从经典物理学电磁场理论、电路克希霍夫定律和量纲对比分析三个角度出发,建立了电磁驱动AMD控制系统的力-电关系模型,给出了以系统相对速度和控制电压为输入量、系统主动控制力为输出量的系统力-电关系模型.对系统进行了大量开环控制模式下的性能试验,试验结果表明,电磁驱动AMD控制系统在结构振动控制所关心的频率范围内,力-电关系是近似线性的.通过试验结果与理论模型预测结果的比较,验证了系统的力-电关系模型的准确性.     

电磁式惯性型作动器的闭环控制策略与性能试验

针对电磁驱动AM D控制系统在开环控制模式下性能试验存在的问题,提出利用位置和速度反馈的闭环控制策略进行系统性能测试,从而可以研究系统在低频和大位移控制下的动态工作性能。首先借鉴运动伺服控制方法,把电磁驱动AM D控制系统的力-电关系模型转换成系统运动方程。其次类比于旋转电机并结合量纲分析方法,建立电磁驱动AM D控制系统闭环控制算法参数的理论计算公式,通过试验验证了公式及算法参数的准确性。最后分别进行正弦位移和阶跃位移控制下系统的闭环性能试验,实测结果表明电磁驱动AM D控制系统是一种响应迅速、线性性能良好的结构振动主动控制系统,基于试验结果与理论模型预测结果的比较,再次证实了系统力-电关系计算模型的正确性。     

海洋平台结构振动的AMD主动控制试验研究

结合我国渤海JZ20—2MUQ平台的实际背景，设计制作了导管架式海洋平台结构1：10比例模型。利用传递函数法进行了平台结构模型的系统识别，并与有限元模型进行了比较。采用主动质量驱动控制系统(AMD)，利用容易实现的平台结构加速度输出反馈，设计并实现了平台结构的LQG控制算法。采用自行设计制作的AMD控制系统，进行了平台结构模型振动控制的地震模拟振动台试验，证实了AMD控制系统对平台结构良好的振动控制效果。本文的研究和结果为新建和现役平台结构的AMD振动控制应用奠定了基础。     

桩-土-结构相互作用对桩基组合结构振动控制的影响研究

提出了一种新的混合振动控制体系——组合桩基结构体系,推导了其考虑桩-土-结构相互作用(PSSI)的振动及控制方程,并分析了PSSI对组合桩基结构的振动控制影响,以及土与结构各种主要参数对控制效果的影响.分析结果表明:PSSI对桩基结构及联接体的位移响应影响较小,对加速度响应影响较大;当桩周土的等效剪切波速小于700 m/s,组合桩基结构的振动控制应该考虑PSSI的影响;过分增大桩的截面惯性矩对振动控制的影响不大;桩基结构的上部质量对体系的振动控制影响较大,主要表现为:质量越大PSSI对联接体的加速度影响越大.     

伺服电机TMD控制系统的研制与振动台试验

介绍了用伺服电机作为可调阻尼器的ＴＭＤ控制系统（简称伺服电机ＴＭＤ系统）的研制以及振动台试验情况。本系统由可调质量、可调弹簧和可调阻尼器组成,控制系统的参数可以根据受控结构的动力特性进行调整,以达到最佳的控制效果。通过对这一系统进行自由振动试验、不同阻 试验,对系统的动力特性和减震性能有了比较深入的了解。通过对安装这一系统的框架结构模型进行了地震模拟振动台试验,证明了这种控制系统具有较好的控制效果     

渡槽拟动力试验仿真分析

建立了一种可以同时考虑流-固耦合与桩-土-结构相互作用的渡槽结构水平地震响应的有限元计算模型,该模型通过等效线性化方法考虑土体非线性,以自由场计算结果为依据,确定黏-弹性人工边界的参数及进行相应的地震动输入。建立了渡槽结构拟动力试验模型的整体有限元计算模型,进行了试验地震波作用下的有限元仿真计算,并与拟动力试验结果进行了比较,计算结果与试验结果基本一致,说明了文中建立的有限元计算模型的有效性。同时,拟动力试验及有限元计算结果表明,水体对渡槽结构地震响应有一定影响,有水工况时,结构的基频降低,可能较无水工况与输入地震波能量主频段偏离更远,从而起到一定的减震作用。     

约束型驾驶室悬置系统的振动分析

通过对重型汽车驾驶室结构系统的改进,研究了约束型驾驶室悬置系统的模型,分析与简化该模型,建立了驾驶室悬置系统的动力学模型,分析驾驶室系统的振动响应特性。以车架纵梁前端的振动信号作为输入,运用振动分析理论,计算驾驶室系统的振动响应。以试验为基础,测量驾驶室系统的振动响应。比较这两种方法的结果,以车架输入作为驾驶室激励,求出的驾驶室垂直振动响应,与道路试验的分析结果相近。     

结构振动的电磁驱动AMD系统控制策略与试验

提出了结构振动的新型电磁驱动AM／）控制系统，基于极点配置控制算法的控制策略，进行了结构模型地震响应控制的小型振动台试验，验证了所提控制策略的有效性。首先，研究了振动台试验对象结构无控建模的相关问题，分析比较了AMD系统摩擦等效处理为线性粘滞阻尼的影响，以系统无控三自由度模型为例，结合正弦扫频试验进行了参数验证。其次，提出了基于极点配置控制算法的电磁驱动AMD系统控制策略，给出了理想的极点配置控制区域。最后，以El Centro地震波输入为例，试验比较了极点配置参数对结构振动控制效果的影响，结果表明恰当的控制策略及其参数是成功实现应用电磁驱动AMD系统控制结构振动的前提和基础。     

强耦合流激振动的建模及求解的预测多修正算法

将基于Lagrangian描述的结构振动问题与基于Eulerian描述的不可压缩粘性流动问题通过流-固系统的功率耗散平衡在广义变分原理的框架下统一,建立了描述强耦合流激振动的有限元控制方程。采用将Newmark法和Hughes预测多修正法相结合的求解策略,提出了基于稳定有限元法求解小变形弹性结构强耦合流激振动的计算方法,用于计算复杂边界条件下的流激振动问题。以三维混流式水轮机叶道为例的数值算例表明,模拟结果与试验实测结果吻合较好。     

考虑土-结构相互作用下不规则建筑振动控制进展

国际上大多被动、主动和半主动控制都是基于结构的动力特性设计的.然而,对于建造于软弱地基上结构,土-结构相互作用(SSI)效应比较强烈,致使土-结构相互作用体系的动力特性发生改变,而这种改变将在很大程度上影响结构振动控制的效果.因此,在结构振动控制设计时,需要定量地考虑SSI的影响.首先,综述了考虑SSI效应研究结构被动...     

电磁驱动主动质量阻尼器控制系统的智能模型

利用模糊神经网络理论的非线性处理能力,以试验数据作为网络训练及验证数据,找出电磁驱动主动质量阻尼器控制系统在更为广泛的条件下其线圈输入电压、质量块相对运动速度和系统输出电磁力之间的关系,建立EMD系统的智能模型,仿真结果表明可以有效改善现有力电关系模型的计算效果。     

Investigation of the passive electromagnetic damper

In this paper, the electromagnetic damper (EMD), which is composed of a permanent-magnet DC motor, a ball screw and a nut, is considered to be analyzed as a passive damper. The main objective pursued in the paper is to determine the EMD characteristics in order to improve the vehicle performance. The effects of the EMD characteristics on ride comfort and road handling are investigated first, and then, the effect of a spring installed in series with the EMD to alter the EMD performance is observed. In order to study energy regeneration, the nonlinear equations of the modified passive electromagnetic suspension system (PEMSS) are extracted. The results of simulation show that the designed passive EMD maintains the desired performance while vibration energy from the road excitation can be regenerated and transformed into electric energy.     

基于CSI 效应的高耸结构液压驱动ATMD风振控制研究

在高耸结构风振控制中,由于忽略控制系统与结构振动的相互作用（CSI）,造成实际模型与理论模型存在差异,往往造成实际控制效果与理论控制效果不一致,导致控制效果不佳。本文以某电视塔为对象,将CSI 效应考虑在高耸结构模型中,建立了考虑CSI效应的动力特性模型,并与不考虑CSI效应的理想模型进行了对比分析。基于结构动力特性模型,分析了在控制算法中,考虑与不考虑CSI效应对控制效果的影响。为高耸结构ATMD风振控制提供相关的工程建议。     

卫星控制力矩陀螺微振动抑制装置的动力学建模与实验研究

为了隔离卫星主要振源控制力矩陀螺的微振动,给航天器有效载荷提供超静工作环境,基于松弛型阻尼器,设计了控制力矩陀螺六自由度微振动抑制装置,完成了隔振平台的动力学建模和实验研究.使用牛顿-欧拉法建立了微振动抑制装置的动力学模型,分析了微振动抑制装置在基础激励下的频域特性和隔振系统的耦合特性;搭建了微振动抑制装置实验平台,并...     

外圆车削颤振的半主动模糊控制

智能材料由于其响应速度快、特性参数易于调控、能耗小等特点,而被越来越多的用于振动控制系统中。针对细长轴类零件外圆车削加工中的颤振现象,研制了基于智能材料——电流变液的车削颤振减振装置,理论分析表明：不同切削条件下,获得最佳减振效果的控制电压并不相同。由此,开发了基于电流变材料的车削颤振模糊控制系统,进行了半主动模糊控制试验。试验结果表明：在不同的切削状态下,该模糊控制系统均可以自适应地调整控制电压,减小切削系统的加速度响应,抑制车削颤振     

单面碰撞TMD及其桥梁涡激振动控制研究

单面碰撞调谐质量阻尼器(SS-PTMD)是一种新型减振装置,通过惯性力和黏弹性碰撞进行结构减振,针对SS-PTMD动力性能、碰撞力模型与验证、SS-PTMD桥梁节段模型涡振控制等开展了理论与试验研究。根据质量块单边运动受限和碰撞的特点,获得了SS-PTMD的动力特性;开展了钢-黏弹性材料碰撞试验,提出了碰撞力模型,根据试验数据识别了碰撞力模型参数,并验证了碰撞力模型;通过1∶40桥梁节段模型涡激振动风洞试验,发现+7°风攻角下出现了明显的涡激振动,根据简谐力涡激力模型识别了模型气动参数;采用仿真分析评估了SS-PTMD控制桥梁涡激振动的效果,在质量比2%及最大涡振振幅风速条件下的减振效率达到87%;通过风洞试验研究了SS-PTMD涡激振动控制效果,在质量比2%及最大涡振振幅风速条件下的减振效率达到92%;理论分析和试验结果表明,SS-PTMD对桥梁涡激振动具有很好的减振效果。     

误差非线性函数的变步长FxLMS算法研究

滤波-x最小均方(Filtered-x Least Mean Square,FxLMS)算法是主动噪声控制的经典算法,其存在收敛速度与稳态误差不可兼得的问题,解决方法之一是采用变步长FxLMS算法.总结了现有的基于误差非线性函数的变步长模型,并将其应用于FxLMS算法以改善算法性能.用三种常见的噪声作为参考输入信号进行...     

火炮磁流变后坐阻尼器的设计与可控性分析

以高冲击、高速环境下的某口径火炮反后坐装置为研究对象,讨论了后坐阻力对火炮静止性和射击稳定性的影响,研究了磁流变阻尼器对火炮后坐运动的控制作用。设计了火炮磁流变后坐阻尼器及冲击试验平台;考虑冲击载荷激励下惯性力的影响,建立了火炮反后坐装置动力学模型并进行了计算仿真,对所设计长行程磁流变阻尼器进行了冲击试验,测试其在冲击载荷下的动态特性,并进行了后坐过程半实物仿真控制。试验结果表明设计的长行程火炮用磁流变阻尼器可有效抑制冲击载荷激励作用,为进一步实现火炮后坐力与行程控制的一体化设计和工程应用奠定了基础。