一种新型磁悬浮线路设计方案及悬浮控制方法

针对磁悬浮列车系统的车轨耦合振动问题,提出一种新型的磁悬浮轨道线路设计方案.为研究该方案的可行性,以单铁悬浮系统为研究对象,搭建了单铁系统在新型轨道线路上的车轨耦合振动数学模型,利用状态观测器,将磁轨的振动状态引入控制系统,采用状态反馈的方法设计出控制策略,分析了磁浮线路中各主要参数对系统稳定性的影响.结果表明,所提出的控制方法能够在忽略水泥梁的阻尼情况下依然保持系统的稳定;新型磁悬浮线路中电磁铁的响应与电磁铁相对于水泥梁的位置无关,易于控制器的设计及车轨耦合问题的彻底解决;增大磁轨的质量和减小磁轨垫板刚度有利于系统的稳定.     

一种基于响应的振动系统参数识别的迭代方法

研究了振动反问题,提出了一种适用于振动系统参数识别的迭代方法。该方法把振动控制方程转化为状态方程,基于振动系统的时域响应,通过构造一种矩阵迭代算法来反演系统参数。数值算例表明本文方法具有较快的收敛速度和较高的精度。     

一种光伏发电DC-DC变换器

在光伏发电系统中为了控制蓄电池的充放电的稳定性,保护系统的安全性,设计了一种以非隔离型的Buck/Boost拓扑结构为主电路的DC-DC变换器、设计了电路的参数,提出了基于电压、电流双闭环的控制算法,采用微处理器TMS320F28335为控制核心,开发了控制系统.实验结果表明:该DC-DC变换器具有输入电压范围广、输出电压精度高以及良好的动态、稳态特性.     

中继法解决临近空间Ka波段通信黑障问题研究

为了克服火箭弹滑翔飞行过程中各种扰动因素的影响,提高弹道控制效果,研究了一种非线性随机系统最优控制方法。基于火箭弹飞行过程的一般控制原理,建立了微分方程形式的姿态动力学模型;以攻角和侧滑角作为观测量,以舵偏角作为控制量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律;给出了伴随函数的详细表达式,并基于里卡蒂方程设计了最优滤波器。以滑翔段启控点散布作为特征点进行姿态控制器控制参数设计与仿真分析。仿真结果表明,该控制器系统响应快,具有良好的控制品质。     

一种滑翔增程火箭弹姿态控制器设计

为了克服火箭弹滑翔飞行过程中各种扰动因素的影响,提高弹道控制效果,研究了一种非线性随机系统最优控制方法。基于火箭弹飞行过程的一般控制原理,建立了微分方程形式的姿态动力学模型;以攻角和侧滑角作为观测量,以舵偏角作为控制量,推导出姿态控制系统的状态方程、目标函数与控制律;给出了伴随函数的详细表达式,并基于里卡蒂方程设计了最优滤波器。以滑翔段启控点散布作为特征点进行姿态控制器控制参数设计与仿真分析。仿真结果表明,该控制器系统响应快,具有良好的控制品质。     

持续外力作用下加速度响应输出最优控制设计

在船舶海洋工程振动主动控制中,最优控制系统的设计必须考虑持续未知外力的作用．在某些场合,加速度响应可能成为结构振动控制的评价标准之一;从测量角度讲,加速度响应测量较为简单,在这种情况下输出方程中含有状态量的微分项．为建立以加速度响应为反馈信息之一或中心的反馈因子的演算规则,作两步处理：对于具有部分先验知识的外力,可假定满足特定关系的微分关系,通过对原系统的状态方程作相应扩张的特殊处理,使其成为标准形式;探讨了测量加速度响应时,输出方程的两种表达形式,并从理论上给出了两种输出方程形式下,振动控制系统及观察器的设计．理论推导表明,加速度响应反馈控制实现的可能性,同时观察器应作相应变化．     

含磁流变阻尼器的框架结构控制研究

以框架结构为对象进行振动控制研究.为保证地震作用下系统半主动控制的顺利实现,选择了基于系统可控性/可观性的内平衡理论的模型降阶方法.在考虑结构参数、几何尺寸不确定性,磁流变阻尼器非线性特征以及实际控制离散性和地震作用随机性因素的基础上,研究了基于离散状态方程和以控制力为阶跃函数的广义预测控制策略,提出了一种可用于框架结构振动控制的半主动控制技术,并通过算例验证了该技术的有效性.     

多艘拖轮协助大型船舶靠泊的编队控制方法

为了研究多艘拖轮协助欠驱动大型船舶靠泊的控制,提出了一种采用拖轮编队来解决大型船舶靠泊问题的控制方法.在拖轮的水动力学模型中,将大型船舶对拖轮的反作用力视为未知输入,给出了一种干扰估计误差方程和原状态方程形成互联系统的干扰观测器.该干扰观测器使得拖轮速度实际值与期望值误差能够快速收敛.在干扰观测器的基础上给出了拖轮编队控制器设计,并分析了闭环系统的稳定性.仿真结果验证了该方法的有效性.     

油囊式压力模拟控制系统设计与试验研究

设计了深海压力釜压力模拟控制系统,针对大容积、高精度、实时响应的压力控制要求,提出了油囊式压力模拟控制方式.压力模拟控制系统中设计了带油囊的油水隔离腔,通过油囊实现了油水隔离和压力传递.采用电液伺服技术实现了大容积压力釜内水压的高精度、实时压力控制,并通过压力试验有效地验证了所设计控制系统的可行性和先进性.该系统可应用于水下滑翔机耐压外壳承压性能、密封性能和压力的模拟测试方面的研究.     

重型锻压机械振动分析

为了提高重型锻压机械效率和减小基础对周围环境振动的影响,必须弄清锤头在锻造工件时所产生的激励函数,以及砧子和基础在激励函数作用下的振动响应,才能保证重型锻压机械的合理设计与安装。本文将锻压机械工作系统简化为二个自由度阻尼振动系统,并应用矩阵方法给出砧子和基础在两种不同脉冲函数下的振动响应理论公式,为重型锻压机械的振动参数和基础隔振设计提出了有益的参考。     

圆板基础上隔振参数的简便算法

以粘弹圆板作板状柔性基础的力学模型。首先建立隔振系统的运动微分方程组,通过微分方程和边界条件的拉氏变换,导出原始隔振系统的传递函数和振动传递率。然后利用三项简化原则导出等效离散系统力学参数的解析式。数值计算结果表明,基础激励频率接近圆板的主频率发生共振时,可用两级离散隔振系统作为原始混合力学系统的等效模型。在有实用价值的参数范围内,此种算法能满足工程设计计算的要求。     

竖向弹簧-钢球隔震系统的隔离水平地震作用

提出一种新的竖向弹簧—钢球隔震系统隔离水平地震作用的隔震方法,用势能不变值原理与“对号入座”法则建立该隔震系统的振动方程,分析各控制参数对该隔震系统地震反应的影响．研究结果表明,该隔震系统结构简单,隔离水平地震作用效果显著．     

单层准零刚度浮筏隔振特性分析及混沌化

将准零刚度隔振器应用于船舶机械隔振浮筏,构造单层准零刚度隔振浮筏,建立了系统的6自由度动力学方程,利用数值方法对系统响应进行了分析,并评估了系统的隔振性能。结果表明,当激励幅值较大时,因系统刚度具有非线性,导致力传递率曲线出现跳跃现象,准零刚度隔振浮筏系统的起始频率远低于线性浮筏系统,且隔振效率远高于线性系统。进一步,利用最优时延反馈控制方法对浮筏系统实施了混沌化,对于不同激励频率均可实现混沌化,且激励频率越高越易混沌化。     

随机激励下四自由度机床隔振系统的主动控制研究

针对精密机床的振动问题,建立了四自由度隔振系统的动力学模型,阐述了隔振模型动力学方程的建立原则和方法,根据隔振系统的动力学模型设计了PID主动控制器,并以随机地面模型作为输入在Simulink中对其进行了仿真分析,仿真结果表明具有PID控制器的主动隔振系统在隔离振动方面效果明显优于被动隔振系统．     

粘弹性简支梁上的隔振器的参数

本文以均匀粘弹性简支梁作为梁形柔性基础的力学模型。首先导出其上单级隔振系统的运动微分方程组，通过拉氏变换导出隔振系统的传递函数和隔振传递率。然后按照若干简化原则导出计算等效离散隔振系统力学参数的公式。数值计算结果表明，应用这种等效系统计算弹性梁上隔振装置参数在很宽的参数范围内能满足工程设计所需的精度。     

双层隔振系统动力学建模和响应计算

研究了由多刚体组成的双层隔振系统 ,以空间多刚体一般运动理论为基础 ,导出适用于刚体之间或刚体与基础之间具有 6个相对运动自由度的运动微分方程组 ;分别用模态分析法和摄动法得到线性和非线性方程组的响应 ,计算结果与龙格 -库塔法的结果一致 .最后以MTU公司的一个柴油机隔振系统为例 ,从定性和定量的角度分析非线性项和弹簧长度对系统频率和响应的影响 ;指出在正常工作情况下 ,弱非线性对系统的影响不大 ,在工程设计时可以忽略 ,而在部分隔振器损坏的情况下则不可忽略 .     

一种几何非线性低刚度高阻尼隔振器动态特性研究

为了实现隔振器低动态刚度和高阻尼的设计目标,利用两层变杆长X型机构,提出一种新型隔振器.首先,采用谐波平衡法获得所建隔振系统动力学模型的稳态解析解,并分别给出隔振系统的幅频响应、相频响应、等效刚度、等效阻尼和力传递率.然后,根据力传递率,将新型隔振器与常规线性隔振器和准零刚度隔振器进行对比分析.同时,采用有限元方法对获得的解析解进行了有效性验证.最后,分析并给出系统参数对新型隔振器隔振性能的影响规律.结果表明：与常规线性隔振器相比,新型隔振器具备更小的动态刚度和更高的阻尼输出;与准零刚度隔振器相比,本新型隔振器除了能保证低刚度和高阻尼输出之外,还具有较好的稳定性与静承载能力;隔振系统设计参数对隔振性能均有较大影响,可通过灵活调整隔振系统各设计参数满足不同的隔振需求.     

胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术分析与仿真

为研究胶辊式砻谷工作时振动噪声大的问题,进行了胶辊式砻谷冲击隔离系统隔振技术的研究,通过设计实验验证砻谷装置工作时产生的机械冲击激励为砻谷作业的主要激振源,然后通过理论求解计算出激励力的力幅,再根据胶辊砻谷的工作特性和减少振动传递的要求,提出了一种在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统,最后在ADAMS中对冲击隔离系统进行静态下的受压特性和扭转特性仿真分析,验证了冲击隔离系统工作的稳定性;对冲击隔离系统进行脉冲冲击下的动力学仿真分析,获得了胶辊在脉冲冲击下的位移曲线和胶辊安装轴盘受力曲线,将轴盘受力最大值与理论计算出的激励力幅比较。结果表明：安装冲击隔离系统后激励力的传递率为49.5%。可见在胶辊内安装由隔冲器对压并联构成的冲击隔离系统对减少振动的传递具有有益效果。     

Improved Active Vibration Isolation Systems

The control force, feedback gain, and actuator stroke of several active vibration isolation systems were analyzed based on a single-layer active vibration isolation system. The analysis shows that the feedback gain and actuator stroke cannot be selected independently and the active isolation system design must make a compromise between the feedback gain and actuator stroke. The performance of active isolation systems can be improved by the joint vibration reduction using an active vibration isolation system with an adaptive dynamic vibration absorber. The results show that the joint vibration reduction method can successfully avoid the compromise between the feedback gain and actuator stroke. The control force and the object vibration amplitude are also greatly reduced.