双层隔振系统的主动最优控制

考虑力传递率和作动器输出力的大小,应用最优控制理论对双层隔振系统进行主动控制算法设计,确定系统加权矩阵同反馈矩阵之间的关系。求出基座受力与作动器输出力同外界激励力之间的传递函数,通过分析传递函数的幅值特性,得到加权函数中各元素对系统特性的影响,从而指导加权函数的选取以实现综合考虑多个性能目标的控制器最优化设计方法。     

动力机械隔振系统的神经网络半主动控制研究

船舶动力机械隔振系统,结构复杂,易受环境影响,系统精确数学模型不易建立,运用ADAMS和MATLAB联合模拟建立机械被控系统台架模型,提出基于神经网络的振动半主动控制策略,设计神经网络控制器.仿真计算结果表明,与传统的被动控制相比,神经网络半主动控制策略对系统振动具有明显的抑制效果,证明所提控制策略的正确性和有效性.     

半主动控制浮筏隔振系统的开关算法研究

为了弥补浮筏隔振系统的隔振效果在低频段尤其是共振频率附近的不足,引入半主动控制技术。建立半主动控制浮筏隔振系统的动力学模型,以传递至筏体的动能最小为原则,提出算法1;以筏体动能最小且输入能量最小为原则,提出算法2。建立Simulink仿真模型,对无控制和按算法进行控制的基础加速度响应进行仿真。结果表明,采用算法1和算法2对浮筏隔振系统进行开关半主动控制,可明显抑制系统在共振频率附近的基础振动加速度响应。通过试验对仿真结果进行验证,证明了仿真结果的可靠性以及两种算法的有效性。     

船筏减振双线性系统的最优半主动阻尼控制

本文以船筏减振双线性系统为分析对象,利用极大值原理,通过受约束的梯度法数值求得船筏减振双线性系统的最优半主动阻尼控制曲线。由于控制曲线的非线性特性很强,甚至存在不可导的问题,引入脉冲函数并进行理论推导,解决了不可导曲线无法求解的缺陷,从而适用于双线性建模的系统。本文最后还比较了新方法与被动阻尼系统,半主动天棚阻尼系统在随机和冲击信号激励下的减振效果。结果显示：船筏双线性系统最优半主动阻尼控制策略是本文所述五种控制策略中减振效果最好的,并且对冲击信号的减振效果明显好于对随机信号减振。     

动力机械隔振系统的神经、网络半主动控制研究

船舶动力机械隔振系统，结构复杂，易受环境影响，系统精确数学模型不易建立，运用ADAMS和MATLAB联合模拟建立了机械被控系统台架模型，提出了基于神经网络的振动半主动控制策略，设计了神经网络控制器。仿真计算结果表明，与传统的被动控制相比，神经网络半主动控制策略对系统振动具有明显的抑制效果，证明了所提控制策略的正确性和有效性。     

磁悬浮支承双层隔振系统的半主动模糊隔振控制

设计了磁悬浮支承单元结构,并将其应用于双层隔振系统中。根据该结构和磁悬浮支承与双层隔振的特征,建立了半主动输出反馈的模糊控制器,通过调节磁悬浮支承单元的电流,改变磁力从而获得系统的最佳刚度。仿真分析该半主动控制双层隔振系统与最优被动双层隔振系统在相同复杂信号激励下输出力曲线。另外,还仿真分析了在冲击激励下,系统的输出力曲线。结果表明,半主动输出反馈模糊控制下的磁悬浮支承双层隔振系统的隔振效果与抗冲击特性优于常规最优被动隔振。     

参考模型寻优策略在半主动隔振试验中的应用

针对一种新式的变刚度阻尼隔振器,利用NI软硬件平台,搭建半主动控制试验系统。提出一种RMBC(Reference model based control)控制策略,研究半主动隔振系统在线性扫频激励和随机组合激励下的工作特性。试验结果表明,对于扫频激励,半主动隔振系统可以有效地规避共振;对于随机组合激励,半主动系统可以根据当前工况选择最佳输出阻尼。半主动控制试验验证了RMBC控制律的有效性,同时发现一些潜在问题,可为下一步工程应用提供参考。     

非线性阻尼变刚度半主动结构振动控制

提出了具有非线性阻尼器的可变刚度系统及其半主动振动控制理论与方法，通过对５层钢框架试验模型的仿真计算，分析了非线性阻尼变化对结构振动响应的影响。分析结果表明：所提出的半主动控制系统能够有效地减小结构的振动反应。     

双层隔振系统隔振效果研究

隔振系统的隔振效果与被隔离体，中间质量块及基座中的弹性模态有很大的关系，在考虑被隔离体、中间质量块及基座为弹性体的前提下，研究了它们的弹性模态对系统隔振效果的影响，得出了设计隔振系统时要遵循的一些原则。     

半主动控制三维缩尺隔振楼板系统振动台试验研究

为降低大型地震模拟振动台试验时所引起的振动对振动台实验室以及周边建筑结构内的机床以及精密仪器的影响,提高结构内人员的舒适度,建立了一种频率相关的半主动控制三维隔振楼板系统.提出了一种基于楼板输入加速度主频的on-off半主动控制方法以及相应的频率在线检测方法,开展了振动台试验,进行了正弦波与地震动引起振动的加载.试验结...     

几何非线性黏性阻尼隔振系统动力学特性研究

针对舰船设备用隔振系统中普遍存在的非线性特性,建立了包含非线性刚度、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼的非线性隔振系统数学模型,采用平均法进行解析求解,根据Routh-Hurwitz判据得到系统稳定性边界条件,综合研究了线性阻尼、库伦阻尼和和几何非线性黏性阻尼对系统幅频响应和稳定性的影响规律;对非线性隔振系统进行了避跳参数设计,分析了系统参数对避跳边界的影响;通过振动试验进行验证。结果表明:线性阻尼、库伦阻尼和几何非线性黏性阻尼对降低软、硬隔振系统幅频响应峰值,提高系统稳定性都有积极作用,但由于库伦阻尼的“锁定”特性导致硬特性隔振系统幅频响应出现“频率岛”现象,系统稳定性未能得到有效改善,但库伦阻尼有效降低了软特性隔振系统幅频响应峰值,提高了系统稳定性;几何非线性黏性阻尼对降低幅频响应峰值,提高系统稳定性均具有显著作用,同时不会出现“频率岛”现象。     

柔性隔振系统功率流特性及最优化控制策略

针对实际工程中力和力矩复杂激励下柔性耦全系统的隔振问题，综合考虑弹簧的纵向和横向刚度，运用导纳矩阵法推导了主动控制力下系统的动态传递方程。分析了力的对称性及弹簧刚度对传递到基础的功率流的影响，探讨了最优化控制的效果。     

基于压电元件的半主动振动控制的研究

为了克服主/被动控制中存在的缺点,提出了一种基于同步开关阻尼技术的半主动振动控制新方法.基于该方法的控制系统简单,只要一些电子元器件就可以实现振动控制,且控制效果好、鲁棒性高.采用此方法能有效对悬臂复合梁进行了振动控制.由于半主动控制方法的控制效果主要取决于电路品质因子以及开关切换的延时时间,因此通过探讨这两个参数对控制效果的影响,推导了基于开关切换延时的半主动振动控制的阻尼公式,搭建了悬臂复合梁振动半主动实验平台,对理论分析结果进行了实验验证.     

随机参数结构最优控制的闭环响应分析

在模态坐标下对结构降阶进行最优控制,用近似离散化的方法得到结构闭环响应的近似解来代替精确解。考虑结构中物理参数和几何参数的随机性,将这些随机参数用随机因子来表示。在此基础上,利用求解随机变量函数矩的方法,导出了在最优控制的作用下,随机结构位移闭环响应的均值和方差的计算表达式。通过算例考察了结构各个参数的随机性对闭环响应的影响,经与Monte Carlo数值模拟法结果比较,验证了文中理论分析和计算方法的正确性。     

磁流变隔振系统的非线性特性研究

采用Bingham模型来描述磁流阻尼器的力学特性．研究了单自由度磁流变隔振系统的主共振，利用平均法得到了被动控制系统的理论解，且对理论解进行了数值验证．调整了影响隔振效果的各种参数，定量或定性地分析各种参数的影响，从而可以更加有效地控制主共振．设计了基于单自由度磁流变阻尼器的隔振系统的实验装置，试验研究了系统参数对隔振效果的影响．     

基于最优时延反馈控制的主-被动非线性隔振方法研究

非线性隔振系统的有效隔振频率区间要求越过跳跃区间,大于向下跳跃频率.然而,在跳跃区间内,当系统响应振幅位于幅频曲线的非共振支上时,系统具有隔振效果,问题在于如何将振幅保持在非共振支上.当初始条件或激励频率变化使系统响应幅值位于共振支时,提出利用最优时延反馈控制将幅值从共振支切换至非共振支.时延反馈控制虽然使系统处于混沌状态,但振幅得到了充分降低.待混沌状态稳定,且系统状态位于趋向于非共振支的流域中时,撤除反馈控制,系统将恢复简谐振动且振幅最终落在非共振支上,实现了在跳跃区间内的有效隔振,从而拓宽了非线性隔振的频率区间.通过数值仿真计算,验证了本方法的有效性;同时,也证实了基于最优时延反馈控制和准零刚度的非线性隔振系统适用于低频隔振.     

An optimal control problem in estimating the optimal control force for the force vibration system

An optimal control problem for the force vibration system based on the iterative regularization method, i.e. the conjugate gradient method (CGM), is examined to estimate the optimal control force in a damped system having time‐dependent system parameters such that the desire (or design) system displacements can be satisfied. It is assumed that no prior information is available on the functional form of the unknown control function in the present study, thus, it is classified as the function estimation. Numerical simulations are performed to test the validity of the present algorithm by using different types of the desire system displacements. Results show that an excellent estimation on the optimal control force can be obtained with arbitrary initial guesses within a couple of second's CPU time at Pentium III‐500 MHz PC. Copyright © 2001 John Wiley & Sons, Ltd.     

隔振系统的灵敏度分析

灵敏度分析是一种评价因设计变量或参数的改变而引起目标函数特性敏感程度的方法。通过对隔振系统的各个参数进行灵敏度分析，确定调整何种设计参数最为有效，从而合理地选择设计参数，可以大大简化隔振系统的优化设计过程。文中对各种灵敏度分析方法进行了分析比较，并应用Sobol’法和FAST法这两种全局灵敏度分析方法对双层隔振系统进行了灵敏度分析，其分析结果对于隔振系统的优化设计有重要的意义。