基于神经网络的磁流变阻尼器逆控制研究

为了解决阻尼器的非线性问题,设计了一种纯剪切型磁流变阻尼器,并针对其非线性特性,提出了利用径向基函数（RBF）神经网络的非线性映射能力,以建立磁流变阻尼器的逆模型。由已训练的磁流变（MR）阻尼器的逆向神经网络模型和MR阻尼器组成的控制单元,在给定所需控制力的情况下,使MR阻尼器产生相应的阻尼力,实现了MR阻尼器提供连续可调输出力的目的,也使得纯剪切型MR阻尼器在一些需要精确控制的场合能够方便使用。仿真结果表明,神经网络逆控制的方法是有效的、可行的。     

磁流变阻尼器神经网络模型的建立及优化

磁流变阻尼器在振动控制中有广阔的应用前景,建立其精确的力学模型是取得良好控制效果的关键因素之一.文中对某磁流变阻尼器进行了动力学性能测试;并通过统计学方法确定了该阻尼器正向、逆向模型的BP神经网络结构;针对传统遗传神经网络(GA-BP)早熟和收敛速度慢的问题,提出一种结合适应度线性变换、自适应交叉和变异概率的改进遗传神经网络(IGA-BP)算法;在此基础上,分别用BP神经网络、GA-BP神经网络和IGA-BP神经网络对阻尼器正向、逆向非参数化模型进行辨识.研究结果表明:文中提出的改进遗传神经网络算法收敛速度更快,模型精度更高,该非参数化模型能更准确地反映磁流变阻尼器的动力学特性.     

基于自适应模糊的汽车半主动悬架容错控制

半主动悬架可以自适应调节阻尼器的阻尼力,具有良好的可控性.针对半主动悬架的增益故障,提出了基于自适应模糊控制的汽车半主动悬架容错控制.在分析汽车半主动悬架阻尼器输入输出特性的基础上,建立了阻尼器发生增益故障时的故障悬架模型,设计了未知输入观测器对阻尼器增益故障进行故障诊断.基于自适应模糊控制对汽车半主动悬架系统阻尼器增...     

磁流变阻尼器的神经网络辨识

由于磁流变液的机理尚未清晰,故以其作为介质的磁流变阻尼器具有未知的非线性特性.鉴于人工神经网络具有万能逼近能力,该文应用神经网络技术研究磁流变阻尼器的模型辨识问题.首先利用BP神经网络在对磁流变阻尼器的正模型进行建模,在此基础上,利用递归神经网络对磁流变阻尼器的逆模型进行辨识.仿真结果表明,神经网络可以准确地对磁流变阻尼器模型进行建模,并且逆模型的神经网络模型可以用于振动抑制.     

车辆磁流变半主动悬架滑模变结构优化控制

对悬架系统所用磁流变阻尼器进行阻尼特性试验,利用Levenberg-Marquardt优化算法对磁流变可调Sigmoid模型进行参数辨识,运用最小二乘法对辨识的参数进行拟合;基于天棚阻尼系统,设计了四分之一车辆悬架系统滑模控制器;采用极点配置法确定切换面参数,使用饱和函数代替符号函数,缓解滑模控制系统抖振问题,运用模糊控制、RBF神经网络对半主动悬架滑模控制器进行优化;以随机路面激励作为输入,分别对模糊控制、RBF神经网络优化的滑模控制器半主动悬架进行仿真分析.仿真结果表明:该优化算法辨识的可调Sigmoid模型具有良好的控制性能,利用该模型可实现对阻尼力的准确控制,所设计的RBF优化滑模控制器具有比模糊滑模控制器更优异的性能.     

MR阻尼器控制与滞环特性相分离的F-v模型

提出了一种基于对称和不对称Sigmoid函数,描述半主动可控磁流变液(MR)阻尼器阻尼力—相对速度(F-v)数学模型。该模型准确地描述了MR阻尼器非线性饱和的直流电流控制和对称滞环F-v的工作特性,以及激励频率和幅度对阻尼力的强影响特性,具有精度高和电流控制增益与滞环算子相分离的特点。将该模型与车辆悬架动力学模型结合分析,仿真结果表明MR阻尼器对实现新一代智能车辆悬架系统设计有潜在的意义,所提出的模型对进一步推动车辆悬架减振控制器设计研究有重要作用。     

一种新型复合MR阻尼器的设计与磁路仿真分析

针对土木工程的特点,从保证磁流变阻尼器的阻尼性能、节省控制系统的能耗和提高阻尼器的安全稳定性能出发,设计了一种具有较好的被动和半主动控制功能的新型复合结构磁流变阻尼器,并建立了这种磁流变阻尼器的力学模型.根据电磁场理论,设计了具有永磁体与通电线圈的复合结构磁流变阻尼器的磁路,再利用ANSYS软件对该磁路与结构参数进行仿真分析,结果表明复合结构MR阻尼器比传统普通结构MR阻尼器具有更优越的可控性及安全稳定性能,为设计具有适当力值需求的复合磁流变阻尼器提供有效手段.     

高耗能自解耦式MR阻尼器的设计及性能试验

为设计制作基于土木建筑结构振动控制的高耗能自解耦式磁流变(magneto-rheologcal,简称MR)阻尼器,通过对阻尼器设计的关键技术、阻尼器的性能试验及力学模型的参数识别进行研究,得知在副活塞中设置解耦装置可使阻尼器在不同的振幅下具有不同的刚度和阻尼特性,在主活塞中将永久磁场和电流磁场结合起来实现阻尼器的逆向控制的设计思路是可行的,铜制隔磁环的设置保证了磁力线沿理论设计的路径穿行,又使线圈避免与磁流变液的长期接触腐蚀,从而提高其耐久性。通过对阻尼器采用基于反正切函数的MR阻尼器模型进行参数识别,得到了与试验结果吻合的MR阻尼器的力学模型。     

基于磁流变阻尼器多项式逆模型的半主动悬架混合H2／H∞鲁棒控制研究

利用多项式模型模拟磁流变阻尼器的环滞特性,根据多项式模型推导了磁流变阻尼器的逆模型。利用混合H2／H∞鲁棒控制算法得到悬架系统所需要的目标阻尼力。将混合H2／H∞鲁棒控制算法和磁流变阻尼器的逆模型接合起来,提出了磁流变阻尼器半主动悬架系统的开环控制策略,并且成功地应用于半主动悬架控制中。     

基于Elman神经网络半主动控制的磁流变起落架仿真分析

半主动控制起落架的被控对象是磁流变阻尼器,控制磁流变阻尼器输出阻尼力的大小。建立了被动式起落架的仿真模型、BP神经网络控制仿真模型以及Elman神经网络控制仿真模型。神经网络训练样本均由最优控制算法得到。BP神经网络控制、Elman神经网络控制和被动控制仿真模型进行对比,两种神经网络控制均起到了良好的控制作用,Elman神经网络的训练过程远远长于BP神经网络,但精度高于BP神经网络,Elman神经网络在复杂控制系统中比BP神经网络有较大优势。     

高速机车悬架系统磁流变阻尼器试验建模与半主动控制

针对磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统,设计并制作了一个剪切阀式磁流变阻尼器,在液压伺服试验机上对磁流变阻尼器的阻尼特性进行了试验研究;提出了一种修正的Bouc-Wen模型,并用优化方法确定了模型的参数:建立了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统模型,运用中心流形定理分析了半主动悬架系统的稳定性;提出了一种半主动控制策略,仿真验证了采用磁流变阻尼器的高速机车横向半主动悬架系统的有效性。     

半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的试验研究

针对水下舰艇内部设备的抗冲击问题,对安装开关可控阻尼器的半主动控制浮筏隔振系统的抗冲击特性进行了试验研究,搭建了半主动控制浮筏隔振系统的试验装置,在试验装置的基础上施加冲击激励,测试可控阻尼器分别处于高、低阻尼状态下的基础和机组的加速度响应,并通过对比分析了可控阻尼器处于不同阻尼状态时,半主动控制浮筏隔振系统抗冲击特性的差异。试验结果表明:半主动控制浮筏隔振系统具有良好的抗冲击特性;可控阻尼器处于低阻尼状态时,机组加速度响应的最大峰值较小;可控阻尼器处于高阻尼状态时,机组加速度响应的衰减较快;通过改变可控阻尼器的阻尼状态,可以进一步优化其抗冲击特性。     

一种新型的磁流变阻尼器及其在半主动控制车辆悬架中的应用研究

研制了一种新型的磁流变阻尼器 ,进行了阻尼器的阻尼特性试验。在性能试验的基础上 ,提出了描述磁流变阻尼器阻尼特性的非线性滞回模型。采用磁流变阻尼器实现车辆悬架系统半主动控制 ,提出一种基于最优控制理论的半主动控制方案 ,给出了悬架系统在B级公路路面激励下控制数值仿真结果。结果表明基于最优控制理论的半主动控制磁流变阻尼器有明显的控制效果 ,可以有效地提高车辆的乘坐舒适性 ,具有良好的应用前景。     

船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

反馈控制摩擦阻尼器的设计及分析

针对复杂振动控制中需要摩擦阻尼器输出不同阻尼力的需求,设计了一种反馈控制摩擦阻尼器.该类阻尼器可以利用被控结构振动位移信号进行阻尼力调整,从而实现振动半主动控制.通过阻尼器工作能力理论计算和仿真分析,对影响新型阻尼器性能的参数进行研究.利用有限元仿真分析方法对活塞体等关键部件进行结构分析,验证该结构的合理性和安全性.最后建立起了反馈控制摩擦阻尼器的数学模型,并得出其力－位移滞回曲线.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

车辆磁流变半主动空气悬架模糊滑模控制研究

为进一步提高车辆行驶过程中的平顺性,提出了一种半主动空气悬架模糊滑模控制策略.对空气悬架系统所用的磁流变阻尼器(Magnetorheological Damper,MRD)进行力学性能试验,利用遗传算法对磁流变阻尼器的改进双曲正切模型进行参数辨识.对空气弹簧建立刚度模型,基于改进双曲正切模型,建立1/4车辆磁流变半主动空气悬架系统模型.针对空气悬架系统的不确定性,建立基于模糊控制的滑模变结构控制策略;通过调整滑模控制的边界层,有效地抑制抖振对控制精度的影响,从而确保了系统的稳定性.以随机路面激励作为输入,分别对被动空气悬架、基于模糊PID控制和基于模糊滑模控制的半主动空气悬架进行仿真分析,结果表明基于模糊滑模控制的半主动空气悬架具有更好的减振性能和乘坐舒适性.     

自适应模糊控制在磁流变半主动悬架中的应用

设计了一种应用于磁流变半主动悬架的自适应模糊控制器,该控制器利用神经网络训练模糊控制规则与隶属度函数,实现了神经网络与模糊控制的优势互补。为了综合反映汽车的侧倾和俯仰性能,建立了七自由度的半主动悬架非线性动力学模型和四轮随机路面模型,采用改进型BoucWen模型模拟磁流变阻尼器。同时为了验证控制器的稳定性,加入制动模块与转向模块,可以更加真实的反映汽车的行驶路况。仿真结果表明:神经模糊控制方法能够减小悬架的动位移、车身的垂直加速度、侧倾角加速度、俯仰角加速度,提高汽车的舒适性和安全性,改善幅度高于利用隔代遗传算法优化的分数阶PID控制器控制的半主动悬架。