变刚度半主动振动控制技术研究现状

变刚度半主动控制技术是一种半主动控制技术,其目的是通过改变系统刚度来实现减振.文中介绍了变刚度半主动控制技术的控制原理、控制装置和控制算法,并对该技术目前可能存在的问题进行了总结.     

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。     

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。     

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。     

车辆半主动悬架分数阶天棚阻尼控制研究

为提高车辆行驶舒适性和减小轮胎对路面动载荷,建立二自由度天棚阻尼控制的半主动汽车悬架模型,将分数阶微积分理论应用到天棚阻尼控制的半主动汽车悬架上,采用Oustaloup数字滤波器模拟分数阶微积分,进而通过遗传算法寻找出分数阶天棚控制的最优参数。最后,建立分数阶天棚阻尼悬架系统的仿真模型,并对其进行时频域仿真分析。仿真结果表明:分数阶天棚阻尼半主动悬架在保持整数阶控制性能的前提下,在各个方面均有一定的提高和改善。     

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.     

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。     

汽车磁流变半主动悬架控制方法研究

根据变论域方法对经典模糊控制算法进行了改进，提出了悬架阻尼力变论域模糊控制算法。根据悬架阻尼控制力与磁流变阻尼器输出阻尼力的力误差，设计了磁流变阻尼器驱动电流控制方法。由汽车结构振动模糊控制子系统和磁流变阻尼器驱动电流控制子系统构建了磁流变半主动悬架控制器，用模糊集语言赋值系数反映了悬架伸张行程和压缩行程不对称阻尼控制力的关系。利用二自由度车辆振动系统简化模型和磁流变阻尼器简化力学模型及其参数，确定了控制器结构及其参数。研究结果袁明，该方法具有较好的控制精度和适应能力。     

比例溢流阀式半主动减振器的建模与仿真

采用半主动隔振系统可以有效衰减低频振动,降低振动物体的振动幅值.半主动减振器是半主动悬挂系统中的核心部件.根据流体力学理论和多体力学理论,按照半主动减振器的本构关系,建立了半主动减振器的仿真模型.通过数值仿真的方法研究了半主动减振器的出力特性,给出了半主动减振器的耗能曲线,并分析了影响半主动减振器性能的主要影响因素及其...     

半主动电流控制阻尼器的调谐减振性能研究

随着建筑高度不断增加,低频振动严重影响其安全运行。被动式阻尼器仅在调谐点处具有良好的减振效果,存在减振带宽较窄的问题,磁性液体为解决这个问题提供了新的途径。以磁性液体为工作液体,提出一种半主动调谐式电流控制阻尼器。首先,建立了阻尼器固有频率的理论模型,表明通过调节电流可改变固有频率。其次,搭建测试平台,进行了不同激励下阻尼器的调谐减振能力测试。结果表明半主动电流控制阻尼器的减振率为22%左右,调谐液体滚球阻尼器的减振率仅为12.3%左右,且调谐液体滚球阻尼器与主结构的频率比>1.11时,减振率将低于10%,半主动电流控制阻尼器则具有良好的鲁棒性,可以有效降低位移响应,弥补了被动式阻尼器减振带宽较窄的不足。     

基于磁流变阻尼器的半主动悬架控制与仿真

基于磁流变阻尼器的Bouc-Wen模型,设计了半主动悬架系统的控制器.该控制器由系统控制器和阻尼器控制器组成,系统控制器采用二次型最优控制LQR算法,阻尼器控制器采用基于Signum函数的方法.进行了基于Simulink的仿真分析,通过比较被动控制和主动控制,表明该半主动控制算法具有良好的控制效果.     

半主动控制浮筏隔振系统的开关算法与仿真研究

为解决船舶动力系统的隔振等问题,将浮筏隔振技术应用到船舶动力系统的隔振中。针对半主动控制浮筏隔振的三自由度系统,通过研究半主动控制浮筏隔振系统的开关控制算法,给出了两种开关控制算法。在建立了两种半主动开关控制浮筏隔振系统的仿真模型的基础上,实现了半主动控制浮筏隔振系统基础加速度响应的仿真分析。研究了半主动控制浮筏隔振系统在这两种开关控制算法控制下,不同的激振频率对基础加速度的影响。最后,讨论了两种算法对提高浮筏隔振系统隔振效果的有效性。研究结果表明,两种开关控制算法下的半主动控制浮筏隔振系统在不同的激振频率时,基础加速度幅值有一定的衰减。     

Skyhook-based semi-active control of full-vehicle suspension with magneto-rheological dampers

The control study of vehicle semi-active suspension with magneto-rheological (MR) dampers has been attracted much attention internationally. However, a simple, real time and easy implementing semi-active controller has not been proposed for the MR full-vehicle suspension system, and a systematic analysis method has not been established for evaluating the multi-objective suspension performances of MR full-vehicle vertical, pitch and roll motions. For this purpose, according to the 7-degree of freedom (DOF) fullvehicle dynamic system, a generalized 7-DOF MR and passive full-vehicle dynamic model is set up by employing the modified Boucwen hysteretic force-velocity (F-v) model of the MR damper. A semi-active controller is synthesized to realize independent control of the four MR quarter-vehicle sub-suspension systems in the full-vehicle, which is on the basis of the proposed modified skyhook damping scheme of MR quarter-vehicle sub-suspension system. The proposed controller can greatly simplify the controller design complexity of MR full-vehicle suspension and has merits of easy implementation in real application, wherein only absolute velocities of sprung and unsprung masses with reference to the road surface are required to measure in real time when the vehicle is moving. Furthermore, a systematic analysis method is established for evaluating the vertical, pitch and roll motion properties of both MR and passive full-vehicle suspensions in a more realistic road excitation manner, in which the harmonic, rounded pulse and real road measured random signals with delay time are employed as different road excitations inserted on the front and rear two wheels, by considering the distance between front and rear wheels in full-vehicle. The above excitations with different amplitudes are further employed as the road excitations inserted on left and right two wheels for evaluating the roll motion property. The multi-objective suspension performances of ride comfort and handling safety of the proposed MR full-vehicle suspensi     

油气悬架自适应半主动控制仿真分析

为了降低工程车辆受到的冲击振动，针对简化的车辆模型，利用自适应滤波算法，设计了半主动油气悬架系统的自适应控制器。在仿真研究过程中以路面随机信号为激励源，以操纵稳定性及行驶平顺性为控制目标，与被动油气悬架系统相比，簧上质量加速度、车轮动载荷、悬架动挠度指标得到明显改善，表明白适应滤波技术在工程车辆油气悬架半主动控制中的应用是可行的。     

磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟系统研究

基于磁流变液构造出的半主动悬挂系统,可以用于对车辆振动的实时控制,半主动悬挂系统模拟试验台是实行实车动力学分析进而实现上述目标的基础性设备.按照相似定理,进行履带车辆磁流变液半主动悬挂系统动力学模拟实验的台架设计,实现动力学模拟;结合履带车辆行驶的典型越野路面,提出一种路面激励输入设计方案;叙述了阻尼系数的确定,包含动力学分析和试验台参数选取.对整个动力学模拟系统的构建进行了全面的分析和设计.     

基于磁流变阻尼器的受电弓主动控制分析与验证

作动器是受电弓主动控制系统应用的瓶颈,磁流变阻尼器作为新型材料磁流变液发展而来的智能化元器件具有很多优良特性,将其用于弓网接触力的主动调节。首先建立了精确的磁流变阻尼器正向扩展双曲正切模型和逆向简化双曲正切模型,同时建立了和磁流变阻尼器结合的弓网耦合系统模型;为分析其在不同出力时程下的特性,设计了最优控制器、变结构控制器和模糊控制器对受电弓进行控制,并以SSS400+型受电弓为对象进行验证;最后以实际所需的主动控制力为标准,分析了作动器对理论控制力的跟踪能力。研究结果表明:磁流变阻尼器在不同控制策略的出力时程中均有较好表现,由于其较快的反应时间、较好的跟踪精度和较小的能量消耗,将其作为受电弓主动控制系统中的作动器具有很大的应用价值和发展潜力。     

随机最优控制在半主动悬架中的应用研究

本文从悬架系统是随机振动系统的本质出发 ,应用随机最优控制理论分析了阻尼力可调整的半主动悬架的输出调节器问题 ,并通过动态仿真对被动和主动悬架的特性进行了对比分析。结果表明 ,在不消耗过大能量的前提下 ,采用半主动悬架可以提高车辆的行驶平顺性和改善操纵稳定性