采用磁流变阻尼器的斜拉索半主动控制

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法，对斜拉索和磁流变阻尼器组成的系统进行了动力分析．考察了斜拉索基频（张力、索长、质量）、Irvine参数、激励荷载（类型、频率、大小）等各种因素对斜拉索动力响应的影响，并与磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器控制效果进行了比较．以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指标．研究表明：磁流变阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比磁流变阻尼器被动控制、最优粘性油阻尼器有较大幅度的提高；索全长全时程振动响应的位移均方根减小幅度可达50％，且在磁流变阻尼器型号的有效区间内，可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

磁流变阻尼器控制拉索振动的优化参数研究

采用磁流变阻尼器控制斜拉桥拉索振动是一项新的拉索减振技术.根据不同拉索的几何、力学条件确定磁流变阻尼器的优化电压是取得最佳减振效果的关键.基于组合磁流变阻尼器的拉索运动方程,采用改进的Bouc Wen磁流变阻尼器模型,对安装磁流变阻尼器后多根拉索的阻尼特性进行了数值仿真计算,得到了拉索系统模态阻尼比与阻尼器输入电压的关系.采用非线性最小二乘方法,得到了考虑拉索参数、振幅、模态阶次及阻尼器安装高度等因素的阻尼器优化设计曲线.并在岳阳洞庭湖大桥进行了实桥振动控制试验,结果与数值仿真具有很好的一致性.图9,表1,参8.     

基于磁流变阻尼器的轴系扭振特性研究

针对传统被动硅油减振器调谐范围较窄、不易匹配的问题,基于磁流变液的流变效应,提出并设计了一种应用于轴系扭振半主动控制的磁流变阻尼.根据所设计的磁流变阻尼器结构,推导建立了其力学模型,并对其进行了磁场仿真;然后将其引入到曲轴系统中,建立磁流变阻尼器-曲轴系统耦合模型,利用Newmark法进行数值仿真,获得曲轴系统的扭振响应,并分析作用于磁流变阻尼器上的电流对扭振特性的影响.结果表明:磁流变液板极外的漏磁与磁压降较小,所设计的磁路是有效的;传统的硅油减振器对曲轴6谐次扭振幅值具有较好的抑制作用,但是对4.5谐次扭振效果的抑制不理想,反而使扭振幅值增大;与传统硅油减振器相比,采用磁流变阻尼器可使曲轴系统具有明显的变刚度、变阻尼特性.通过施加合适的电流,可使曲轴系统的扭振幅值在整个工作转速范围内达到最低.      

永磁调节式磁流变阻尼器在拉索减振中的应用研究

斜拉桥拉索易发生风雨振动,在拉索上安装磁流变阻尼器是一种有效的减振措施.基于洞庭湖大桥拉索减振系统升级改造工程,对永磁调节式磁流变阻尼器进行了力学性能试验,得到了该磁流变阻尼器在不同档位、频率和振幅工况下的滞回曲线,计算了不同档位下的等效阻尼系数,评估了拉索安装阻尼器后获得的实际阻尼比.结果表明,安装永磁调节式磁流变阻尼器后满足拉索减振要求.永磁调节式磁流变阻尼器已成功应用于岳阳洞庭湖大桥,解决了该桥严重的风雨致振动问题.     

随机动力系统磁流变阻尼最优控制策略

提出了基于广义密度演化方程的限界Hrovat半主动控制策略.以随机地震动作用下磁流变阻尼控制系统为研究对象,根据系统二阶统计量评价和跟踪实现目标主动最优控制力的控制准则,进行了磁流变液阻尼器的参数设计.数值结果表明在概率意义上,恰当设计的半主动控制器可以达到与主动控制器几乎相同的控制效果.同时,磁流变阻尼器表现出类似Bouc-Wen模型的动态阻尼性能,即强度退化、刚度退化和捏拢效应.     

利用MRD实现并联机床振动控制的研究

为解决并联机床实际结构动态特性差的弱点,将并联机床简化成黏性阻尼动力学模型,根据振动理论,分析了改变阻尼减小振动的机理.只有在外激励输入频率与结构固有频率的比值超过某一比值时,采用变阻尼控制才有可能同时取得位移峰值和加速度峰值的减少,取得减振控制效果.探讨了半主动控制提高并联机床的动刚度原理,提出采用磁流变液阻尼器作为减振器,提高其动态特性的方法.根据磁流变体的宾汉塑性模型,结合并联机床的特点,设计和制作了并联机床磁流变减振器虎克铰.     

斜拉索采用MR阻尼器半主动控制的研究

采用基于位移和速度方向的半主动控制算法,对斜拉索和MR阻尼器组成的系统进行动力分析,考察了 斜拉索基频(张力、索长、质量)、Irvine参数、激励荷载(类型、频率、大小)等各种因素对斜拉索动力响应的影 响,并与MR阻尼器被动控制效果进行了比较,以全索全时段振动响应的均方根作为振动控制效果的评价指 标．研究表明,MR阻尼器半主动控制对斜拉索抑振效果比MR阻尼器被动控制有较大幅度的提高．位移RMS 减小的幅度可达50％,且在MR阻尼器型号的有效区间内可使多阶振动模态均取得较好的减振效果．     

混合模式磁流变阻尼器的机械腿减振控制

针对足式机器人在重载情况下机械腿会受到较大足地冲击,现有普通磁流变阻尼器的出力等级抑制有限的问题,提出一种剪切阀-挤压混合式磁流变阻尼器,并设计半主动控制器对机械腿进行减振控制.首先,分析新型磁流变阻尼器结构原理,并对其力学性能进行测试.然后,基于Bouc-Wen模型与实验数据,采用遗传算法对阻尼器力学正模型参数进行辨识求解.最后,建立基于新型混合磁流变阻尼器的机械腿减振系统的理论模型,并设计天棚控制器对其进行机械腿振动控制仿真.结果表明,新型混合式磁流变阻尼器在天棚控制策略下能有效降低机械腿振动的幅值与加速度,分别下降了49%和47%.     

新型磁流变阻尼器及其在结构振动半主动控制中的应用

应用磁流变阻尼器对结构振动进行控制，对磁流变阻尼器的力学模型进行了介绍，并设计了磁流变阻尼器的结构参数；基于现代最优控制理论的半主动控制方法设计了控制器，数值计算结果表明：采用磁流变阻尼器对结构振动进行半主动控制，在输入El-Centro波，Taft波及人工地震波时，可使受控结构的各层位移响应的控制效果超过50％，能够有效地减小结构的地震反应。     

相邻模型结构MR阻尼器半主动控制振动台试验

利用振动台对磁流变(MR)阻尼器连接的相邻模型结构的地震响应进行了研究.为了验证基于MR阻尼器控制系统的控制效果,振动台试验中对3种地震激励下的相邻模型结构采用了2种被动控制策略和3种半主动控制策略.试验中,最大电流被动控制策略和3种半主动控制策略使相邻模型结构各层的地震响应皆有明显降低;半主动控制策略皆采用了加速度反馈的方法以减少试验中所用传感器的数量.试验结果表明:MR阻尼器是有效的半主动控制装置,在被动和半主动控制系统中有稳定的控制效果;基于加速度反馈的控制方法适用于具有闭环增益矩阵的控制算法,可以减少控制系统的硬件投入以及增加半主动控制系统在实际工程应用中的可行性.     

北京奥林匹克中心演播塔TMD风振控制

以北京奥林匹克中心演播塔为工程背景,研究了调频质量阻尼器(TMD)对高耸电视塔在强风作用下风振响应的振动控制.将该塔的三维空间模型简化为二维模型;基于随机振动理论,利用M.Shinozuka方法对该塔的脉动风荷载进行数值模拟,得到了脉动风荷载时程曲线;在此脉动风荷载作用下,SAP2000三维空间模型的计算结果和二维模型的计算结果相吻合,而且利用三维模型进行计算,大大节省了时间;以该塔顶层的风振响应为优化目标,对TMD的参数进行了优化研究.结果表明,该塔的风振响应超过了规范的容许值,设置TMD后该塔的风振响应有明显的减小;在TMD最优参数下,该塔的风振位移响应和加速度响应的减振率分别为43.1%和29.5%;TMD对该塔的风振响应有明显的控制作用.     

含MR阻尼器的简支梁振动响应分析

基于由粘性阻尼和回滞阻尼组成的阻尼模型,对磁流变(MR)流体的动力学特性进行了研究.应用迭代摄动法讨论了含有MR阻尼器的振动系统的非线性频谱并且给出了带有MR流体阻尼器梁结构的计算结果,并应用Newm ark数值积分方法分析了带有MR阻尼器梁结构的多自由度振动系统在不同磁场强度和激励频率作用下的位移响应情况.结果表明,系统的刚度和响应的变化可以通过外加磁场强度来控制,随着磁场强度的增加,响应幅值减小,结构的刚度变大.     

精密平台混合隔减振系统的分析及优化

为了改善精密平台的工作性能,减小台体在宽频环境激励作用下的动力响应,设计了一种基于磁流变阻尼器的混合隔减振系统.首先建立了该隔减振系统的7自由度动力学仿真模型,动力学分析结果表明,该隔减振系统可以在较宽的频域范围控制台体的动力响应.然后,在分析隔减振系统各参数对隔减振效果的灵敏度基础上,采用遗传算法优化其中灵敏度较大的参数,使得该隔减振系统可以达到既定的控制指标.优化分析结果表明,优化后的混合隔减振系统不仅将台体的位移响应控制在限制条件范围内,还能有效减小台体的加速度响应.当频域大于50 Hz时,台体加速度响应控制效果明显;当频率小于50 Hz时,控制效果稍差.     

MR阻尼器对拉索振动控制的研究

在磁流变(magnetorheologic简称MR)阻尼器力学特性试验的基础上,建立了能够很好地描述MR阻尼器非线性滞回特性的非线性参数模型,该模型由一个改进的Bingham模型和一个非线性弹簧单元串联而成。对MR阻尼器-拉索系统编写了非线性有限元动力分析程序,以一根实际的拉索为例,计算了MR阻尼器不同参数时对拉索的减振效果,计算结果与试验结果吻合。有限元计算结果表明:优化阻尼力随拉索频率的降低而提高;随着拉索振动幅度的减小,拉索减振的最优阻尼力减小。     

基于改进的Bang-Bang控制算法的拉索半主动控制研究

为了提高磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器对斜拉桥拉索振动的控制效果,避免在经典的Bang-Bang控制算法下拉索振动幅度很小而MR阻尼器出力却很大的不合理情况,提出基于位移限定的改进的Bang-Bang控制算法(以下简称新算法)。在Simulink中建立相关模型进行数值模拟分析,将基于新算法的半主动控制的控制效果与主动控制、被动控制及基于经典的Bang-Bang控制算法的半主动控制的控制效果进行比较。结果显示,基于新算法的半主动控制对拉索振动控制效果要好于被动控制及基于经典的Bang-Bang控制算法的半主动控制,其控制效率相对于被动控制和经典的Bang-Bang控制算法分别提高30%和10%以上。这表明新算法对拉索的振动控制效果有一定的改善,因而对实际工程有一定的参考价值。     

磁流变阻尼器力学性能降低原因分析

磁流变阻尼器是一种新型的半主动耗能减振装置,其长期性能涉及磁流变液的稳定性、磁流变颗粒的氧化及阻尼器的密封性能.选取在岳阳洞庭湖大桥拉索减振系统上工作了10年的磁流变阻尼器开展了力学性能实验研究,并与新阻尼器进行了性能对比分析;拆解阻尼器观察其内部变化情况,发现磁流变液泄漏或沉淀;对阻尼器密封性能进行了实验,得到了不同安装角度的泄漏情况;对磁流变颗粒进行了SEM电镜扫描图分析,得到了其颗粒表面氧化情况.     

利用遗传算法的磁流变阻尼器结构含时滞半主动控制

为解决磁流变阻尼器控制系统中普遍存在的时滞问题,提出一种基于遗传算法的磁流变阻尼器结构含时滞半主动控制策略.该策略以含时滞微分动力学方程为依据,采用先进的并行算法对结构控制力进行优化,然后将结果代入磁流变阻尼器的电流与阻尼力关系式中优化出相应的电流,最终将该电流施加给振动系统从而获得理想的控制效果.为了验证该策略的有效性,选用一个在底部安有磁流变阻尼器的3层平面框架为控制对象,通过该策略的优化过程得出了一系列仿真结果,证明该半主动控制策略控制效果明显.     

基于磁流变阻尼器的汽车悬架半主动控制

为研究磁流变阻尼器在汽车振动控制中的应用可行性，对Bouc-Wen磁流变阻尼器模型进行了数值计算分析，揭示了14个参数对模型阻尼力的影响．运用随机理论对Bouc-Wen模型及基于该模型的汽车悬架进行了模拟仿真分析，与传统线性阻尼器进行对比，采用非线性阻尼器模型能更精确描述汽车悬架的物理特性，通过对比半主动可调磁流变阻尼控制与被动控制、主动控制和半主动on-off控制在正弦激励和随机激励下的各种动态特性，证明了磁流变阻尼器在汽车控制工程中的可行性，说明磁流变阻尼器有较好的应用价值．     

带有磁流变阻尼器的结构振动实时控制试验

对一带有SG-MRD40磁流变阻尼器的3层钢框架模型结构进行了结构减震控制模拟试验,基于Matlab/Simulink及WinCon编制实时控制软件,将依据LQG控制算法的最优控制,通过Q8系列HIL控制卡输出通道驱动继电器开关,将所需电压施加到阻尼器上,在振动台上进行了0～40Hz正弦扫频及前3阶自振频率的正弦波下LQG半主动控制系统的试验.试验结果表明,通过Matlab/Simulink调用WinCon实时控制软件进行半主动控制是有效的,半主动控制系统能够使模型结构的地震响应得到显著的降低,其中顶层位移响应和绝对加速度响应的峰值减小了近40%左右,而所需电源功率只有10W左右.     

磁流变阻尼器减振结构振动台试验与动力可靠性分析

为研究随机激励作用时磁流变阻尼器在结构中的实际减振效果以及对结构动力可靠度的影响,开展了随机地震动作用下磁流变阻尼器减振结构振动台试验,并采用等价极值事件原理和概率密度演化方法,对有控和无控模型结构的动力可靠度分别进行了分析.结构控制振动台试验中,采用基于物理随机地震动模型生成的地震动样本作为台面输入.试验及分析结果表明,磁流变阻尼器能够显著降低模型结构层间位移反应的均值和标准差,同时,大多数楼层的绝对加速度反应亦取得了一定的减振效果;随机地震动作用下,模型结构动力响应的变异性显著,并且不同试验地震动样本作为台面输入时,磁流变阻尼器取得的减振效果不同;采用磁流变阻尼器作为减振装置,能够显著提高模型结构各楼层可靠度以及体系可靠度.