磁流变阻尼结构模糊控制器的设计与分析

对3种采用不同隶属函数和模糊规则的模糊控制器进行了比较分析,即分别比较分析了采用相同模糊规则和不同隶属函数时隶属函数设计对动力反应的影响,及采用相同隶属函数和不同模糊规则时模糊规则设计对动力反应的影响.并对一装有磁流变阻尼器的5层结构分别采用不同模糊控制器进行了实例分析,结果表明:磁流变阻尼器输出大控制力并不能同时有效减小系统的位移和加速度反应,因此在模糊控制器隶属函数和模糊规则的设计中必须权衡系统的位移和加速度反应,以达到最佳减震控制效果.     

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。     

磁流变阻尼器半主动振动控制算法计算研究

建立了一栋20层磁流变阻尼器半主动控制的结构分析模型,并用Matlab语言编程求解。计算结果表明:半主动磁流变阻尼器控制对层间位移和楼层位移有较明显的减震效果,调整其参数指标fdmax可以达到目标减震效果。fdmax越大,层间位移以及楼层位移动力反应减震效率也越高。减震效率可达到25%~50%,且减震效率沿房屋高度分布均匀。半主动磁流变阻尼器控制Bang-Bang算法对楼层加速度减震效果较差,对加速度减震有要求的房屋可能不宜采用。     

半主动悬架座椅的设计及振动特性实验研究

为改善非公路驾驶员座椅的乘坐舒适性,设计制造了一种基于带附加气室空气弹簧和磁流变减振器的半主动悬架座椅,通过控制比例阀输入电压和磁流变减振器输入电流调节座椅悬架系统的刚度和阻尼,构建了座椅的振动特性实验系统。试验研究了激励频率、比例阀输入电压及磁流变减振器输入电流对座椅振动特性的影响规律。研究结果表明,座椅悬架的固有频率、位移传递率及加速度均方根值均随比例阀输入电压的增大而减小;在高频振动区,磁流变减振器的输入电流对加速度均方根值影响较大。     

加速度反馈磁流变阻尼器半主动控制

在建筑结构的半主动控制中，多以结构的位移和速度反应作为状态反馈，但是实际工作中会产生测量不便以及误差累积等问题，为此，利用加速度测量简单，可靠的特点，采用加速度作为反馈变量来实现建筑结构的磁流变阻尼器半主动振动控制，计算实例分析结果表明，此控制策略能够有效地减少结构的地震反应，并能取得与主动控制策略几乎相当的控制效果。     

汽车磁流变半主动悬架控制系统设计

文章采用工程易于实现的模糊控制方法,设计了磁流变半主动悬架模糊控制器;进行了车身垂直加速度、车速采集和减振器驱动等硬件系统的电路设计;软件设计中移植了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,采用多任务程序的设计方法;利用自主开发的磁流变减振器以及控制器,对国产昌河CH711A轿车进行改装并进行实车道路对比试验;实验表明,设计的磁流变半主动悬架控制器可以有效地降低车身垂直加速度,改善整车行驶平顺性。     

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.     

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.     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

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.     

多维地震激励下空间结构MR阻尼器半主动控制

基于LQR算法提出了大跨平板网架结构的空间最优控制力的计算方法，并应用磁流变（MR）阻尼器对大跨平板网架结构的多维地震反应进行振动控制．分别采用半主动控制和被动控制策略，数值仿真了一空间网架结构在三维天津波和El-Centro波激励下的受控地震反应，并对各种控制策略的控制效果进行了比较分析．结果表明，应用MR阻尼器能使大跨平板网架结构的地震反应得到有效控制，同一种控制策略对不同地震激励的控制效果不同；采用半主动控制策略时，结构水平位移和加速度幅值的控制效果可达66．4％和47．5％，其均方根值的控制效果可达80．4％和72．9％；采用被动控制策略时，结构水平位移幅值及其均方值的控制效果也可达到23．7％和33．8％．因此所提出的确定空间最优控制力的方法是有效的．     

基于Speedgoat的半主动悬架模糊PID控制研究

作为半主动悬架最为核心的运行组件,磁流变液阻尼器的阻力性能可结合外界电流变化连续控 制。 对于该阻尼器为半主动悬架的控制,本文搭建了汽车半主动悬架系统仿真模型,给出了一类以 Speedgoat 为基础的半主动悬架模糊 PID 控制器,并通过模糊推理求解 PID 参数的调整系数,运行了基于 Matlab / Simulink 的模糊 PID 控制器的联合半实物仿真,利用 Speedgoat 在不同路面等级、不同速度下进行了 仿真试验。 试验表明:设计的基于 Speedgoat 的半主动悬架模糊 PID 控制器比起经典 PID 控制器有更优良的 控制性能,从而提高了车辆行驶平顺性和乘坐舒适性。     

压电变摩擦阻尼结构的模糊控制

为了减轻结构的地震反应,提出了模糊控制算法用于结构的振动控制,控制的目标是减轻结构的位移和加速度响应.设计制作了一款新型的压电变摩擦阻尼器,并将压电变摩擦阻尼器作为控制装置,通过模糊控制算法建立了施加在压电变摩擦阻尼器上的电压与结构的响应关系,量化因子对模糊控制的效果影响极大,通过试算,本文给出了量化因子的计算公式.算例表明,对于安装有压电变摩擦阻尼器的结构,采用模糊控制算法的效果很好.     

磁流变调谐质量阻尼器在海上风机振动控制中的应用

针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer, MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper, TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。     

模糊反馈增量式比例积分微分油气悬架控制

为了提升工程车辆的行驶平稳性,以工程车辆油气悬架为研究对象,以车身加速度为主要优化目标,设计了基于模糊反馈的增量式PID油气悬架控制系统。对被动悬架,增量式PID和模糊反馈增量式PID控制器进行仿真,对车身垂向加速度,车轮动载荷,悬架动挠度和控制力四个指标进行分析。选取C级路面和车辆行驶速度作为油气悬架系统输入激励,在降低车身垂直加速度的前提下,着重解决增量式PID控制器存在的问题。仿真结果表明,与传统被动悬架系统相比,基于模糊反馈的增量式PID控制油气悬架系统的车身垂向加速度的均方根值降低52%、悬架动挠度降低24%、车轮动载荷降低了44%。与增量式PID相比,悬架动挠度降低了69%,且基于模糊反馈的增量式PID控制器相比较于传统增量式PID控制器其输出控制力降低了86%。因此可以证明,基于模糊反馈的增量式PID控制器,不仅可以提升油气悬架系统综合动态性能,对改善车辆行驶的平顺性和操作稳定性,具有较好的应用前景,且其在经济性和环保性方面同样更具优势。     

磁流变半主动悬架加速度驱动阻尼控制策略仿真分析

加速度驱动阻尼(Acceleration Driven Damper, ADD)控制策略原理简单、易于工程化应用,但其阻尼系数的选择对控制效果有重要的影响。基于理想ADD控制悬架系统模型,分析不同阻尼系数对悬架响应的影响;建立悬架系统综合性能目标函数,仿真得到理想ADD控制策略最优阻尼系数。基于磁流变半主动悬架系统仿真模型,进行ADD控制策略阶跃和随机路面激励仿真。仿真结果表明,在随机激励下,车身加速度可以降低11.83%,但会恶化轮胎动载荷及悬架动挠度指标,使得轮胎动载荷和悬架动挠度分别增加7.98%和15.45%;与被动悬架系统相比,ADD控制磁流变半主动悬架对较高频激振下的车身加速度有较好的抑制作用;同时,ADD控制算法在车身加速度过零时,阻尼力高频切换会引起颤振现象。     

基于遗传算法的结构主动控制作动器优化布置

研究地震激励作用下主动控制结构的作动器优化布置,基于等效激励法构造了随机激励,应用状态空间控制算法进行了求解。针对作动器优化布置问题提出了基于遗传算法的优化方案,即利用遗传算法的0,1染色体编码模拟作动器的楼层空间布置,实现了作动器数目限定条件下,以楼层最大加速度和层间位移角组合为控制目标函数的作动器最优布置。仿真分析表明,该优化方法适应性强,效果显著。