叠加激励下的时变时滞反馈减振控制

时滞动力吸振器是一种将时滞反馈力作为主动控制力的主动吸振器。当系统受单个激励力作用时,时滞动力吸振器能够对系统的振动响应起到很好的控制效果,但当多个频率不同的激励力同时作用时,时滞动力吸振器的控制效果并不明显。针对上述问题,文中提出了"等效频率"概念和时变时滞反馈控制方法。通过计算激励力的等效频率,据此对时滞反馈控制力进行实时调整,使时滞动力吸振器可以对多个同时作用的激励作出有效应对,从而有效控制主系统的振动响应。文中首先利用精细积分法,将系统振动微分方程变为精细积分方程形式,以此将连续时间区间上的多个同时作用的激励力变为各个离散时间区间内与叠加激励具有相同作用效果的正弦激励力;然后计算得出离散时间区间内正弦激励力的频率,并根据计算结果调整时滞动力吸振器参数与系统参数,据此计算各时间区间内的时滞反馈控制力;最后,以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的各项振动响应为仿真对象,对主系统振动响应的时域进行仿真研究。研究结果表明,比于定值时滞反馈动力吸振器控制,在时变时滞反馈动力吸振器控制下,主系统振动位移、振动速度与振动加速度分别减少了96.4%、95.9%和97.1%,说明在时变时滞反馈控制下,结构主系统的振动响应得到了有效的控制。     

时滞反馈下非线性悬架系统的减振特性研究

针对具有时滞减振主动控制技术的非线性悬架,研究时滞和非线性因素对车辆悬架系统减振性能的影响。以一个具有悬架非线性的1/4车辆模型,引入时滞减振主动控制技术,对车身主振动系统进行了减振控制,采用多尺度法推导得出悬架系统振动量与时滞量之间的关系,分析不同振动状态时主系统的振动。利用Routh-Hurwitz判据对悬架系统的稳定性进行判定,得到了系统的稳定性区域。以车身振幅均方根值作为优化目标函数,通过优化设计得到了悬架系统最优时滞反馈系数及时滞量,并在时域下进行仿真分析。仿真结果显示,在简谐激励下和路面随机激励下,有时滞条件下通过调节参数可以使车身加速度均方根值比无时滞时分别降低42.7%和20.9%。研究结果表明通过非线性和时滞反馈联合控制能有效提高悬架系统的减振效果,为悬架系统的仿真分析和优化设计提供了理论依据和设计参考。     

时滞线性系统振动主动控制的最优化方法

从时滞微分方程求解控制律，对时滞线性系统振动主动控制的最优化方法进行了研究，并给出了具体实现过程，推导出的控制律表达式中，不但包含有当前的状态反馈，还包含有前若干步控制的线性组合，算例结果显示，所提控制方法能够较好地控制系统的峰值响应，且能够保证控制系统的稳定性；若按无时滞控制设计对时滞系统进行振动控制，系统响应有可能发散。     

高速列车半主动悬挂系统的振动及主动控制

本文对两自由度高速列车半主动悬挂系统的垂向振动进行研究,考虑了二系悬挂中的刚度三次非线性。采用模态设解法、多尺度法得到了振动系统的二次近似解析解及振动系统的平均方程。振动系统的二阶模态振幅远远大于一阶模态的振幅,重点讨论了外激励频率趋近振动系统二阶模态频率时的振动控制情况。对线性系统的时滞反馈控制表明,存下一个最佳的反馈增益系数,无论时滞量如何取值,当反馈增益系数取得该值时,车体的振幅达到最小。对非线性时滞反馈控制,针对某一反馈增益系数,存在时滞的某些减振区间,当时滞量在该区间取值时能够抑制车体的振动。并且存在一些时滞的最佳值,车体的振幅达到最小。研究结果表明,能够利用时滞反馈控制改善悬挂系统的振动特性,达到抑制车体振动的目的。     

含分数阶导数的1/4悬架模型时滞反馈控制研究

针对具有时滞减振主动控制技术的车辆悬架,研究分数阶导数和时滞减振联合控制对车辆悬架系统振动的影响。将含有分数阶导数的时滞反馈控制加入到1/4车辆模型中,运用稳定性切换法对系统的稳定性问题进行分析,得到系统稳定的时滞区间。根据车辆平顺性指标,在频域范围内建立基于振动响应量加权均方根值的优化目标函数。利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数得到优化控制参数;并对系统在时域下进行振动响应仿真分析。仿真结果表明,在简谐激励和路面随机激励下,分数阶导数和时滞减振主动控制技术联合应用到悬架系统中能取得良好的减振效果,可以较好地减小车身振动,提高车辆的平顺性,为车辆悬架主动控制技术提供理论依据。     

高速列车非线性减振系统联合时滞反馈控制

本文主要研究列车运行过程中垂直方向上的非线性振动特性,以及车体振动的时滞反馈主动控制。首先建立二自由度非线性悬挂系统模型,得到系统的运动微分方程,利用模态分析进行解耦,再结合多尺度法求解方程组的近似解析表达式。然后以1：3内共振为例,通过6组外激励和时滞的情况对比研究,分析不同共振频率的外激励项和不同阶数的时滞项对车体振幅的影响。最后通过数值模拟来验证解析结果。研究结果表明,对含有时滞项的非线性振动系统,多频的外激励使车体振幅最大。线性时滞项系统的稳定性比非线性时滞项系统稳定性高,通过调节合理的时滞项,对车体能起到很好的减振作用,车体的减振幅度同被动系统相比最高可以达到68.87%。与之相对的,如果其参数选择不当,车体的振幅将会增大,振动变得更加恶劣。本文的研究结果有助于列车悬挂系统的振动进一步完善,同时也为时滞减振器的设计和研发提供一个新的思考方向。     

基于改进滑模算法的加筋板时滞振动控制

为减小加筋板振动主动控制系统的时滞影响,提升系统的稳定性和控制效果,在改进指数趋近律滑模变控制法的基础上,提出应用Smith预估法进行时滞补偿。设计出针对改进指数趋近律的时滞问题补偿策略,并根据Lyapunov第二法证明了改进指数趋近律的Smith预估补偿算法的稳定性,最后利用cSPACE平台进行加筋板振动主动控制实验。实验结果表明：针对加筋板的第一阶振动模态,与传统指数趋近律相比,复合Smith预估器的改进指数趋近律滑模变控制方法的时滞补偿和振动抑制效果更为显著,减振效果达到了2.878V,提升了0.639V。     

基于MCS算法的振动主动控制时滞补偿

 针对振动主动控制中时滞会引起最小控制合成算法失稳问题,提出在传统的最小控制合成算法(MCS)的基础上,应用smith 预估器时滞补偿原理,在MCS 算法中添加时滞补偿因子,构建一种改进的具有时延补偿的MCS 算法。选取工业生产中常见的受控机械臂结构进行建模和仿真。结果表明,改进的MCS 算法克服了振动主动控制策略中时滞失稳问题,具有较好的时滞补偿控制效果。     

具脉冲效应的非线性时滞抛物系统的振动分析

利用新的处理非线性扩散项的技巧及脉冲时滞微分不等式, 研究一类具脉冲效应和非线性扩散项的时滞抛物系统在第一类边界条件下的振动性, 得到了该类系统所有解振动的若干新的充分性条件. 结果表明, 系统振动是由脉冲和时滞效应引起的.     

具脉冲效应的非线性时滞抛物系统的振动分析

利用新的处理非线性扩散项的技巧及脉冲时滞微分不等式,研究一类具脉冲效应和非线性扩散项的时滞抛物系统在第一类边界条件下的振动性,得到了该类系统所有解振动的若干新的充分性条件.结果表明,系统振动是由脉冲和时滞效应引起的.     

基于粒子群算法的双时滞半主动悬架控制研究

针对四自由度半车悬架控制模型,提出一种基于双时滞反馈优化控制的车辆半主动悬架控制方法。引入时滞减振控制技术,应用时滞动力吸振器的减振机理和振动系统的幅频特性,建立基于车身加速度和俯仰加速度的统一目标函数,利用粒子群优化算法快速寻优特点获取最优时滞反馈控制参数,并在Matlab/Simulink环境下对悬架系统仿真。仿真结果显示:在随机激励下,双时滞反馈控制通过优化调节双时滞控制参数可以减小车身垂直加速度和俯仰加速度,相应的均方根值比被动悬架分别降低15.10%和22.48%,车身振动得到有效衰减。研究结果表明考虑时滞的车辆悬架模型不仅提高了模型建模精度,双时滞反馈控制更有效提高悬架的减振效果,改善车辆行驶平顺性,为半主动悬架控制系统设计提供了理论依据,具有一定的应用价值。     

用于机器人末端残余振动控制的控制误差优化输入整形器

针对工业机器人关节柔性引起的末端执行器残余振动问题,提出一种基于控制误差优化输入整形器的振动控制算法。该算法结合零振动二阶微分输入整形器(ZVDD)方程和系统响应时滞时间方程,构建了关于整形器脉冲幅值参数的线性约束方程组;以整形后末端运动过程控制误差和定位误差为优化目标,建立了控制误差代价函数;利用拉格朗日乘子法解出脉冲幅值参数的表达式并进行迭代运算求得最优解;采用预测路径规划来补偿系统时滞时间。实验结果表明:所设计的控制误差优化输入整形器能将机器人J5轴末端残余振动加速度减少至整形前的11.7%,与ZVDD输入整形器相比能减少系统响应时滞时间约88%和最大过程控制误差约60.3%,与CEM输入整形器相比能减少定位误差约53.7%。该算法可以在有效抑制残余振动的基础上,减小传统输入整形器引起的系统响应时滞时间、末端运动过程控制误差和定位误差,对提高工业机器人的定位速度和精度具有一定的参考意义。     

带扩散系数的拟线性时滞脉冲现象的振动性

研究了一类带扩散系数的拟线性脉冲时滞抛物型方程组的振动性,利用振动的定义、Green公式和Newmann边值条件将这类脉冲时滞抛物方程组的振动问题转化为脉冲时滞微分不等式正解的不存在性问题,并利用最终正解的定义和脉冲时滞微分不等式,获得了该类方程组所有解(强)振动的充分条件.     

一类脉冲时滞抛物系统的振动准则

研究一类脉冲时滞抛物偏微分系统的振动性质。利用特征函数法和某类脉冲时滞微分不等式,建立了满足某边界条件的这类系统的若干振动准则。     

汽车非线性半主动悬架系统时滞反馈控制研究

研究了两自由度非线性悬架系统垂向振动的时滞反馈控制。以汽车1/4车体和单个轮胎的两自由度垂向振动模型为例进行研究;其中非线性主要考虑了汽车悬架刚度的三次及五次非线性。利用多尺度法获得含时滞反馈控制的非线性半主动悬架、车体与轮胎振幅的近似解析表达式。分析时滞反馈控制对悬架系统振动的影响规律;并与不含时滞反馈控制的被动非线性模型进行比较。研究了当外激励频率等于主系统一阶共振频率;并且存在一比五内共振时,车体振动情况。重点分析时滞反馈控制的两个重要参数:时滞反馈增益系数和时滞量对车体振幅的影响;并进行相应的稳定性分析。以某型轿车参数进行数值分析研究,得出当时滞阻尼系数固定为-100 N·s/m时,车体振幅随时滞呈波浪形变化。时滞量τ取在区间[0.15,0.64]上时,车体振幅小于被动系统车体的振幅,表明时滞对系统具有减振作用;而在其他时滞区间上,车体振幅反而会比被动系统的振幅还要大。同时探讨了如何优化设计时滞阻尼系数并计算出相应的最佳时滞,使得主系统的幅度最小。     

汽车非线性半主动悬架系统时滞反馈控制

研究了两自由度非线性悬架系统垂向振动的时滞反馈控制。以汽车1/4车体和单个轮胎的两自由度垂向振动模型为例进行研究;其中非线性主要考虑了汽车悬架刚度的三次及五次非线性。利用多尺度法获得含时滞反馈控制的非线性半主动悬架、车体与轮胎振幅的近似解析表达式。分析时滞反馈控制对悬架系统振动的影响规律;并与不含时滞反馈控制的被动非线性模型进行比较。研究了当外激励频率等于主系统一阶共振频率;并且存在一比五内共振时,车体振动情况。重点分析时滞反馈控制的两个重要参数:时滞反馈增益系数和时滞量对车体振幅的影响;并进行相应的稳定性分析。以某型轿车参数进行数值分析研究,得出当时滞阻尼系数固定为-100 N·s/m时,车体振幅随时滞呈波浪形变化。时滞量τ取在区间[0.15,0.64]上时,车体振幅小于被动系统车体的振幅,表明时滞对系统具有减振作用;而在其他时滞区间上,车体振幅反而会比被动系统的振幅还要大。同时探讨了如何优化设计时滞阻尼系数并计算出相应的最佳时滞,使得主系统的幅度最小。     

一类拟线性时滞双曲型分布参数系统的(全)振动性

利用新的处理拟线性扩散项的技巧和微分不等式方法,讨论一类带拟线性扩散项的时滞双曲型分布参数系统在齐次Neumann边值条件下的(全)振动性问题.先将这类系统的振动问题转化为二阶时滞微分不等式不存在最终正解的问题,再借助泛函微分方程的某些结果,建立这类系统每个解(全)振动的显式充分条件.所得结果反映了时滞量在决定系统(全)振动中的作用.     

基于改进MCS算法的加筋板结构振动控制研究

为解决传统的MCS算法控制中,因时滞导致一定程度上的振动控制效果下降甚至失稳的问题。因此,提出将自适应Smith预估器添加到MCS算法中,结合李雅普诺夫第二法设计自适应因子,构建时滞补偿的MCS算法。利用Lissajou图形法测量了控制系统的时滞,运用Lab VIEW软件编写了MCS算法程序,通过CRIO实时控制平台进行加筋板振动主动控制实验。实验结果表明改进的MCS算法有效地减轻时滞测量误差对控制的影响,具有更好地抑制效果。     

时滞反馈磁浮控制系统的周期运动稳定性分析

研究了控制回路中速度反馈信号存在的时滞对非线性悬浮系统稳定性的影响.以时滞为参量,给出了系统发生Hopf分岔的条件.运用规范型法和中心流形法解析地确定出表征时滞磁浮系统中Hopf分岔方向、周期解的稳定性及周期变化的特征量.通过数值模拟验证了主要结果的可靠性,且分析表明,当时滞量达到临界值时,系统将会经历一个亚临界Hopf分岔而产生不稳定的周期振动.     

具有时滞的脉冲抛物系统的强迫振动

考虑一类具强迫项的脉冲时滞抛物系统。建立了这类系统在两类不同边界条件下强迫振动的若干判别准则。方法是借助Green定理将高级问题转化为关于某一类非齐次脉冲时滞微分不等式的一维振动问题。