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。     

半主动动力吸振器的变刚度技术

半主动动力吸振器因其低能耗和宽的适用范围在许多振动控制中得到应用,通常采用的变刚度技术是决定其振动控制性能的关键。就现有的各种技术实现方式的原理、刚度变化范围、刚度相应速度和适用性等性能进行了分析和比较,特别是对其中重要性能进行了比较深入的分析,给出了综合评价,并提出的一种容易实现的变刚度装置。     

振动半主动控制技术的进展

综述了振动半主动控制技术的新进步,介绍了可控减振环节、控制策略等方面的发展,给出了一些已获得实验支持的结果,并指出了该领域今后值得关注的一些问题。     

铁道客车横向振动半主动控制技术

在论述高速铁道车辆被动悬挂、主动悬挂和半主动悬挂机理的基础上，基于系统观点和铁道车辆的特点，阐述了天棚阻尼控制、最优控制、鲁棒控制、自适应控制、智能控制等控制方法在半主动悬挂系统中的应用前景，探讨了半主动悬挂开发的整体思路与研究方向，并提出了以天棚阻尼控制理论、模糊控制理论、自适应控制理论和预见控制理论为主线的复合控制策略。     

采用半主动TMD的建筑结构振动控制研究

为了改善在建筑结构中采用调频质量阻尼器（简称TMD）进行抗震时抗震效果不稳定和抑制频带窄等缺点，研究了变阻尼半主动调频质量阻尼器（简称STMD）。为了使阻尼变化容易实现，在设计激励力时采用了阶跃函数方式；同时还考虑到变动阻尼应在一定范围内进行的特点，提出了含约束的结构振动半主动控制方案；在控制策略方面，考虑到地震的随机性，引入了广义预测控制方法。从实例分析可知，采用STMD可以使设计质量、刚度和阻尼值分别下降约30％，90％，90％。计算仿真结果表明，采用STMD的抗震效果比TMD要好得多。     

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。     

调谐质量阻振变刚度控制器设计及其效果研究

提出了一种新的变刚度半主动控制方法,输入随机波面特征信息,得到平台甲板加速度响应谱,经计算机处理后得到实时控制信号。达到控制装置对系统最优状态的跟踪。给出基于调谐质量阻尼器变刚度半主动振动控制的控制器设计方案,验证了以平台甲板加速度信号为输入时控制系统对平台振动的抑制效果,该控制方案可克服数据处理系统和作动器的延时带来的系统稳定性问题。计算结果表明,平台甲板加速度振动控制效果可达20％以上。该方案具有实用前景。     

基于磁流变原理的变刚度驱动方法研究

针对机器人关节变刚度驱动的功能需求,提出了一种基于磁流变原理的变刚度驱动方法,该方法利用旋转式磁流变阻尼器力矩可控且响应速度快的特点,结合伺服电机与旋转式磁流变阻尼器,构成变刚度驱动器.基于变刚度驱动器构型,分析了变刚度驱动原理.完成了用于变刚度驱动器的旋转式磁流变阻尼器的设计,获取了阻尼器的力矩值与磁动势值.基于变刚...     

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。     

基于MATLAB的半主动悬架可变刚度座椅的研究

为进一步改善汽车的乘坐平顺性,利用MATLAB建立了1/2车动力学微分方程;以半主动悬架天棚阻尼控制为基础,设计一种可以改变刚度的座椅系统;以线性滤波得到的B级路面为输入进行仿真分析,对比了3种情况下的汽车平顺性。结果表明:相比于被动悬架,天棚阻尼控制有效改善了汽车的平顺性,同时附加变刚度座椅的半主动天棚阻尼控制悬架能进一步提高乘坐舒适性。     

冗余并联柔索机器人变刚度控制的研究

在冗余并联柔索机器人的刚度研究中,大多忽略柔索的内张力,而实际上柔索内张力对系统刚度影响较大,尤其是并联柔索驱动机构。因此运用微分变换原理得到了冗余并联柔索机器人刚度矩阵的完整解析表达式,验证了冗余并联柔索机器人的刚度不仅与柔索刚度有关,还与柔索内张力有关。利用该刚度矩阵对冗余并联柔索机器人进行刚度规划,得到独立可控的柔索内张力期望值,并通过内张力控制实现冗余并联柔索机器人的变刚度控制,进行了仿真分析,验证了理论分析的结论。     

气动肌肉关节的刚度分析及变刚度运动控制

根据人腿髋关节、膝关节骨骼结构及拮抗肌肉运动发力特点,设计一种拮抗气动肌肉驱动的仿生单腿机器人;由三元素模型求单根肌肉及关节摆动下被动刚度特性,分析关节角度/刚度关系;为实现仿生腿膝关节刚度可控的角度控制,建立仿生关节关于角度/刚度的基本气压解算模型;基于计算力矩控制对非线性对象具有高度补偿线性化性,提出含力矩项补偿的改进气压解算模型。搭建仿真及样机实验平台,结果表明,含两种气压解算模型的双闭环控制算法均能较好跟随膝关节角度/刚度,含带力矩项补偿模型的双闭环控制算法对膝关节的角度/刚度控制精度优于含基本模型的双闭环控制算法。该算法适用拮抗气动肌肉关节的类人运动,可满足人机协作时可靠性、柔顺性、仿生性等要求。     

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...     

越野车半主动悬架的变论域模糊PID控制

为了改善半主动悬架的控制效果,利用变论域理论对模糊PID控制器的输入论域和输出论域进行调节。根据阻尼可调两级压力式油气悬架的力学特性,建立半车半主动悬架动力学模型,在MATLAB/Simulink中构建半车半主动悬架控制模型,以冲击路面和随机路面作为输入激励进行仿真。结果表明,不同路面激励下,变论域模糊PID控制悬架和模糊PID控制悬架的减振效果均明显好于被动悬架,在冲击路面激励下的减振效果较好。冲击路面激励下,相较于模糊PID控制悬架,变论域模糊PID控制悬架的前、后车身垂直加速度和车身俯仰角加速度均方根分别减小30.89%,34.36%,37.00%,车身动挠度均方根比较接近,进一步提高了越野车的行驶平顺性。     

基于磁流变减振器的半主动悬架时滞变结构控制

针对控制输入通道中存在的时滞对磁流变半主动悬架系统控制品质的影响,建立含时滞的1/4汽车磁流变半主动悬架模型。从磁流变半主动悬架系统的时滞微分方程出发,根据滑模变结构控制理论设计出磁流变半主动悬架系统时滞依赖滑模控制器。通过理论推导,利用线性矩阵不等式(Linear matrix inequality,LMI)处理方法把系统时滞稳定的条件转化为LMI可行性分析,保证系统稳定的最大临界时滞求取转化成LMI中的广义特征值最小化问题。Matlab/Simulink仿真及道路模拟振动台上实车试验结果表明,在系统临界时滞范围内,时滞依赖滑模控制器能从根本上保证系统的稳定性,削弱时滞对系统控制效果的影响,有效地改善汽车的乘坐舒适性。     

半主动悬架自适应模糊神经网络控制的研究

提出了一种半主动悬架系统自适应模糊神经网络控制方法。该方法采用径向基神经网络作为辨识器,模糊神经网络作为控制器,根据辨识器提供的雅可比信息和汽车自身运行状态在线调整控制器参数,以达到自适应减振控制。最后以我国常见的B级路面为激励信号用Matlab进行计算机仿真,并与被动悬架和目前已有的模糊控制方法进行对比,结果证明了该控制方法能够明显地改善舒适性,而且改善的幅度又要明显地优于现有的模糊控制方法。     

车辆半主动悬架神经网络自适应控制研究

文中提出了一种汽车半主动悬架系统的神经网络自适应控制方法,用车身垂直加速度作为主要控制目标,以提高车辆行驶的平顺性,同时在仿真控制研究中兼顾悬架动挠度和车轮动载荷的变化,以提高车辆行驶安全性和操纵稳定性,通过仿真计算和分析验证了其可行性和有效性.     

柔性齿条式变刚度关节驱动器设计与研究

关节驱动器对于提升机器人环境适应能力和降低能量消耗具有重要意义。设计并实施一种柔性齿条式变刚度关节驱动器,能够根据任务需要,实时调节关节刚度。详细阐述关节驱动器的变刚度原理,详细展示该关节驱动器的机械结构。建立柔性齿条式关节驱动器的静力学模型,推导关节刚度与调整位移之间的理论关系式。完成了软件仿真和系统试验,验证了本方案的可行性。柔性齿条式变刚度关节驱动器能够有效缩小驱动器的整体体积,同时具有较大的刚度调整范围以及较短的刚度调节时间。     

某越野汽车磁流变半主动悬架变论域模糊控制

为了解决半主动悬架传统变论域模糊控制器过度依赖经验规则的问题,提出了一种基于模糊神经网络的变论域T-S模糊控制策略。首先,根据磁流变减振器阻尼特性的实验结果,建立基于自适应模糊神经网络的减振器阻尼力模型及1/2车辆半主动悬架动力学模型;其次,建立悬架系统T-S模糊控制器,同时为了实时调节T-S模糊控制器变量的论域,采用模糊神经网络结构描述伸缩因子的变化。仿真结果表明,笔者提出的变论域模糊控制策略能够有效提高车辆行驶平顺性和操作稳定性。