基于LQR直升机模糊滑模跟踪控制

研究直升机系统稳定性优化问题,由于直升机系统的强耦合和非线性特性的影响,使飞行的稳定性和实时跟踪性差。为解决上述问题,对直升机原始数学模型进行近似线性化和解耦处理,采用模糊滑模控制方法实现直升机姿态角度的跟踪控制。首先,在滑模面的设计中引入最优线性二次型调节器,构建一种积分型切换面。其次,以切换面及导数的乘积和滑模切换增益的变化量为模糊系统的变量,实时调整变结构控制项的切换增益。仿真结果表明,通过控制器设计能够实现直升机姿态角度跟踪的稳定性,对外界不确定干扰具有强鲁棒性且控制器输出抖振问题得到明显改善。     

钢管混凝土拱桥非线性时域抖振分析

采用谐波叠加法模拟了巫峡长江大桥处的随机风场,应用有限元分析软件ANSYS建立了该桥的有限元模型,在此基础上,对该桥进行了非线性时域抖振分析。并计算了该桥的静风、阵风荷载响应。分析结果表明：考虑几何非线性会增大钢管混凝土拱桥的横桥向及扭转抖振响应,该桥的脉动风不可忽视。     

Field measurement on wind characteristic and buffeting response of the Runyang Suspension Bridge during typhoon Matsa

Field measurement on wind characteristic and buffeting response of existing bridge is of great value to the development of bridge wind engineering, and the structural health monitoring system (SHMS) employed in many long-span bridges provide a research basis for the field measurement. In order to provide reliable basis for wind resistant evaluation of Runyang Suspension Bridge (RSB), two anemometers and 85 accelerometers were installed in the SHMS of RSB. In August 2005, Typhoon Matsa crossed over Jiangsu, the SHMS timely recorded the typhoon and structural vibration responses. In this paper by using the time-frequency technique and statistical theory, the recorded data were analyzed to obtain the strong wind characteristics, the buffeting response characteristics of the cable and deck, and the variation of buffeting response RMS versus wind speed. Results obtained in this study can be employed to validate the credibility of current buffeting response analysis theory techniques, and provide reference values for wind resistant evaluation of other long-span bridges. Supported by the National Hi-Tech Research and Development Program of China (“863” Project) (Grant No. 2006AA04Z416), the Key Project of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50538020) and the Outstanding Youth Fund of the National Natural Science Foundation of China (Grant No. 50725828)     

某高墩大跨连续刚构桥抖振时域分析

使用大型通用有限元软件AN SY S建立了某桥的成桥阶段和施工最不利阶段的有限元模型,分析了模型的动力特性.根据POD型的谱表示法模拟了桥梁的脉动风速场并进行了相关性拟合检验,然后基于准定常理论计算了作用在模型上的抖振力时程.最后由HHT方法进行时程分析,分别求得了两种模型的抖振时域分析的结果,据此有效地评价了桥的抗风性能.     

大跨度桥梁全耦合颤抖风振响应分析

本文基于Ｓｃａｎｌａｎ的颤抖风振分析理论，建立了桥梁断面质心与形心不重合时大跨度桥梁横弯、竖弯、扭转全耦合的颤抖风振基本方法，采用复合高斯－拉盖尔方法进行数值积分求得响应值，并以金门大桥为算例，探讨了横向风振响应值的大小及偏心距对响应的影响，得出了一些有益的结论和建议．     

矩形断面抖振阻力空间分布特性试验研究

为了研究紊流作用下钝体抖振阻力的空间分布特性及流固相互作用机理,以2：1矩形断面为例,通过刚性模型测压试验研究了抖振阻力的跨向相关性及空间能量分布特性。结果表明,当紊流积分尺度与钝体特征尺寸相当时,抖振阻力的相关性高于纵向脉动风,这也许是由漩涡沿展向发生拉伸引起。而在分离点附近,来流漩涡会发生剧烈畸变,顺流向大尺度漩涡会破碎成小尺度漩涡,在此过程中能量由低频向高频的转移,并导致脉动压力的跨向相关性也会有所减弱。与迎风侧不同,背风侧脉动压力主要受钝体尾流中的紊流成分影响,其漩涡沿跨向拉伸程度可能要高于迎风侧,以致背风侧脉动压力的跨向相关性强于迎风侧。顺流向分离涡在由分离点向中部运动过程中,其高频的小尺度漩涡可能并没沿顺流向拉伸,而是直接耗散,从而导致脉动压力谱在低频保持不变,而在高频区下降。     

考虑特征紊流影响的大跨桥梁静风稳定分析方法

为了研究特征紊流抖振力对大跨度桥梁静风稳定性的影响,提出了特征紊流气动力模型,建立了考虑特征紊流影响的大跨度桥梁静风稳定分析方法。通过采用风洞实测气动力系数谱模拟特征紊流气动力系数时程,利用动力有限元算法计算了西堠门大桥的位移响应,分析了特征紊流对其静风稳定的影响。结果表明：结构仅仅是在平衡位置附近作微幅振动,特征紊流对西堠门大桥静风稳定临界风速和失稳形态没有明显影响。主要是因为特征紊流是窄带的随机过程,其能量主要集中在某一个频率附近,对西堠门大桥而言,该频率远高于结构的基频,所以特征紊流气动力未能激起较大的位移响应。     

中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响

为探讨中塔对大跨度三塔连跨悬索桥抖振性能的影响,以世界第一大跨度三塔连跨悬索桥——泰州大桥为研究对象,通过基于有限元的结构非线性时域分析,研究了中塔型式和中塔纵向刚度对大跨度三塔连跨悬索桥风致抖振响应的影响。实测模态参数与计算模态参数的对比验证了所建立有限元模型的准确性。研究结果表明:相比人型中塔,A型中塔可显著降低主梁扭转抖振位移并削弱竖向与横向位移响应;主梁侧向抖振位移几乎不受中塔纵向刚度的影响,增加中塔纵向刚度可以一定程度上抑制主梁竖向及扭转抖振位移响应;中塔纵向刚度变化对边塔平动抖振位移影响微弱,在一定范围内增加中塔纵向刚度可以显著降低中塔顺桥向平动和扭转抖振位移,同时在略微增加边塔扭转抖振位移的前提下可以一定程度上抑制中塔横桥向平动抖振位移。     

用于斜拉桥抖振控制的多重调质阻尼器性能研究

多重调质阻尼器(MTMD)控制技术是近年来兴起的一种有效的被动控制方法.MTMD克服了过去常采用的STMD(单调质阻尼器)在结构频率发生漂移时控制效果不稳定的缺点,在工程上具有良好的应用前景.本文通过对杨浦大桥抖振在MTMD控制下的计算,着重分析了考虑背景响应的情况,对MTMD的各个参数分别进行了研究,得出了一些在MTMD设计和评价中有益的结论.