磁流变阻尼器的磁滞效应与神经网络预测调整

研究了磁流变阻尼器的磁滞效应对控制效果的影响,提出了采用神经网络预测的方法来减小磁滞效应对振动控制的不利影响.通过过去时刻和当前时刻的结构响应来预测将来时刻的结构响应,并用线性最优控制(LQR)算法经将来时刻结构响应计算得到主动控制力,为磁流变阻尼器产生该主动控制力赢得时间.研究结果表明:通过神经网络预测能有效补偿磁滞时间,使控制效果接近无磁滞效应的控制效果.     

基于关键块体理论的隧道分部施工时空效应

分部台阶施工的隧道开挖所形成关键块体因不同工序下临空面的位置、大小及开挖时机的不同而存在时空效应。阐述了关键块体时空效应的概念,并以福州长乐国际机场高速公路二期双向8车道特大跨度连拱隧道为依托,给出了时空效应概念及其工程应用;提出了关键块体所产生的时空效应应用的基本原则。结果表明:在采用双侧壁导坑施工的隧道中,预留核心部分岩体有利于隧道顶部块体的稳定;隧道施工时,减小开挖临空面面积能有效控制关键块体的体积,及时支护能减小因蠕变而导致的块体节理面力学性质的削弱;以时空效应应用基本原则为指导,将其应用于隧道开挖过程可省去部分临时支护,同时可提高隧道施工的安全性和经济性。     

基于最优轮胎力分配的车辆动力学集成控制

针对车辆主动转向和纵向滑移率调节系统的集成控制,将整体控制任务分为主环和伺服环两部分:主环中采用非线性滑模控制给出广义车辆运动稳定控制力,并具有足够的鲁棒性;伺服环将该稳定控制力最优地分配到4个轮胎上,并考虑轮胎接近饱和区域时的非线性以及执行器的约束条件.仿真结果表明,基于该算法的集成控制器能较好地改善横摆角速度响应,并抑制车身的侧滑,从而提高了车辆的主动安全性.     

两点支承平面结构多点输入随机地震响应分析

推导双支座双质点简化模型多点输入地震响应功率谱密度函数解析式,从中分离出多点效应项,借此研究行波效应和部分相干效应等多点输入效应对大跨结构随机地震响应的影响.并以一门式桁架结构为例,检验由简化模型得到结果的实用性.研究结果表明:行波效应和部分相干效应均增大结构拟静力响应;相对动力响应受行波效应影响呈三角函数式波动,极值点分布由自振频率与行波频率的比值确定,极值点特性由振型特性与地震动方向共同确定;部分相干效应减小相对动力响应随行波频率的变化幅度,但不改变相对动力响应的极值点分布规律.对于实际工程而言,选取不同的视波速得到的结构响应差别很大,应使用可靠视波速或采用多个可能视波速试算才能保证计算结果的可靠性;部分相干效应的影响相对较小,特别是当结构跨度较小时,几乎不受部分相干效应的影响.     

基于RBF神经网络的结构动力响应预测

介绍了径向基函数(RBF)神经网络学习速度快,动态仿真性强,具有较强的输入输出映射功能和全局最优逼近的结构特点.针对快速预测结构动力响应有助于克服结构振动控制中时滞效应的特点及BP网络存在的问题,应用RBF网络对结构的位移、加速度进行了预测,并采用BP网络作对比研究.仿真结果表明RBF神经网络训练速度快,精度高,可及时为主动控制建筑结构响应提供较为准确的优化性能指标,从而为实现在线实时控制结构响应提供优良的保证.     

高速列车气动效应对二次衬砌作用数值研究

随着列车速度提升,诱发的隧道气动效应愈发剧烈,在隧道设计初期加入气动效应考虑显得尤为必要.通过FLUENT动网格法模拟列车通过隧道产生的流场压力波,并以动荷载形式作用在ANSYS隧道模型上,研究衬砌在流场和围岩耦合作用下的响应机制.运用雨流法对易损伤点的应力时程进行循环统计,结合混凝土S-N曲线和Miner线性累计损伤理论,分析预测衬砌的疲劳寿命.     

部分二次特征值及其敏感性配置

利用响应矩阵法配置主动振动控制中的配置特征值及其敏感性,使得特征值和敏感性配置的个数不受限制.提出用带等式约束的二次规划问题,来求解主动振动控制中单输入状态反馈控制系统的部分特征值及敏感性配置问题.数值实验表明:转化成二次规划问题来求解的方法,其特征值配置问题满足要求,敏感性配置也相对满足要求.     

非线性基础隔离结构振动控制研究

以采用基础隔离的建筑结构为研究对象,以摩擦摆作为隔离支撑进行振动主动控制研究.为便于控制方法的设计,把振动方程中隔离系统的非线性部分作为外激励.在状态方程和控制力求解方面,提出了一种实用的双状态方程法.为了降低隔离系统的响应,提出以层间响应作为输出的LQG控制策略.此外,为了提高控制系统的稳定性,在控制器设计中引入了相对稳定性矩阵.在Kalman滤波器设计方面,采用了第三代基础建筑物所定义的方式.最后给出了仿真分析与试验对比.     

大跨度斜拉桥在多点随机地震激励作用下的响应分析

以南京第二长江大桥南汊桥为例,采用随机振动分析方法研究了地震动的空间变化特性,包括行波效应、部分相干效应以及局部场地效应对大跨度斜拉桥地震响应的影响.研究结果表明:与一致地震激励相比,地震动的空间变化特性可以使斜拉桥的地震响应改变30%;同时考虑行波效应、部分相干效应时的地震响应接近于仅考虑行波效应时的地震响应;行波效应对斜拉桥地震响应的影响明显大于部分相干效应的影响;在加速度均方根相同的随机地震作用下,斜拉桥在软场地条件下的地震响应明显大于在硬场地条件下的响应,中等场地条件下的地震响应介于两者之间.     

隧道爆破地震波作用下砌体建筑物振动响应分析

为研究隧道爆破地震波作用下砌体建筑物的振动响应,以青岛地铁3号线下穿某砌体建筑物爆破施工为背景,通过现场爆破振动监测和有限元数值模拟,对砌体结构的爆破振动速度和主振频率随楼层的变化规律进行研究。结合数值计算,进一步分析隧道埋深、单段最大装药量,装药结构等不同因素下砌体建筑物的振动响应。分析表明:在隧道爆破地震波作用下砌体结构在垂直方向的振动响应强度明显大于水平方向,并且存在一定的高程放大效应,在爆破施工时应加强对砌体结构顶层的防护;隧道下穿砌体建筑物施工时,爆破地震波的主频率主要集中在10～60 Hz内,建筑物自振频率则大多为3.0～3.5 Hz,该砌体建筑物与爆破地震波较难发生共振;砌体结构动力响应强度随着不耦合系数的增加而逐渐降低,随单段最大装药量增加近似呈线性关系,改变装药结构及控制单段最大装药量是控制爆破振动的有效措施;爆破振动速度对隧道的埋深响应敏感,在数值上出现数量级的变化。通过对多层砌体结构振动响应分析,有利于不断提高与完善现有的爆破技术与减振措施。     

基于STM32的机械臂运动控制系统设计研究

为了提高机械臂运动的准确性以及提高机械臂的控制效率,运用STM32处理器设计了一种机械臂运动控制系统。采用STM32作为主控系统的核心,通过角度位移传感器构成机械臂的感知模块,利用舵机驱动电路构成机械臂的运动模块,从而形成机械臂运动控制系统的硬件单元。以模糊PID控制理论为软件核心,对机械臂运动过程中的轨迹偏差进行计算,形成控制量。主控器STM32将根据控制量对机械臂的运动模块发出调控信号,使得机械臂能够快速回归预定的运动轨迹。实验结果表明,本文所设计的机械臂运动控制系统,能够快速、准确地对机械臂的运动状态进行控制,提高机械臂运动的准确性。     

基于STM32F103和IFOC的三相交流感应电机测控系统设计

介绍了三相交流电机间接磁场定向控制（IFOC）算法的控制思路,并提出一种以STM32F103RC控制器为核心的感应电机测控系统设计方案.根据IFOC算法和STM32F103RC的特点,文中给出了系统具体的软硬件实现方法.样机测试表明,该方案可实现对此类电机的准确监测和稳定控制,具有较高的实用价值.     

基于STM32的四旋翼飞行器的设计与实现

四旋翼飞行器属于欠驱动系统,具有四个输入力和六个状态输出,其应用广泛却设计困难。以STM32为控制核心,分析并设计了四旋翼飞行器的各个功能模块和软件流程。高精度的多路传感器在协同工作下,采集飞行器运动信息并将遥控信号发送至STM32处理器,STM32经过处理驱动电机相应运动,调节飞行器姿态。实验结果表明,基于STM32的四旋翼飞行器能够实现姿态调整、悬停、航拍等功能,验证了其设计的合理性。     

基于STM32的四旋翼飞行姿态串级控制

对四旋翼飞行器飞行姿态的稳定控制问题进行了分析,设计了基于STM32系列微控制器的稳定控制系统。STM32以ARM Cortex-M3为内核,拥有强大的运算能力,作为四旋翼飞行器的飞行姿态控制器的主控芯片。采用四元素融合滤波算法对陀螺仪和电子罗盘等多传感器采集的数据进行飞行姿态解算。结合串级PID控制算法实现四旋翼飞行姿态控制系统设计。仿真及实验结果表明该控制系统符合设计要求,达到了对四旋翼飞行器飞行姿态稳定控制的目的。验证了基于STM32的串级飞行姿态控制的有效性,为后续研究奠定了基础。     

基于STM32和指纹识别的储物柜控制系统设计

针对超市、购物中心、洗浴中心等公共场所的寄存服务,基于单片机STM32F103ZET6和指纹识别技术,设计了一款新型的储物柜控制系统。该系统由STM32单片机、指纹识别模块、TFT液晶显示器、四路继电器和电磁锁组成。将指纹识别应用于储物柜控制系统,大大提高了储物的安全性,拓宽了使用范围,同时避免了环境污染和材料浪费,更加方便用户的寄存。测试结果表明:系统稳定、可靠,具有较高的灵敏度。     

基于灰色理论的自主式水下航行器舵机控制系统设计

本文设计了一种基于灰色理论的AUV舵机控制系统,硬件采用STM32单片机及CAN总线.仿真结果和实际测试表明,在超调量、调节时间等方面,系统性能较传统PID控制得到了明显改善.     

一种基于STM32的四旋翼飞行器控制器

针对四旋翼飞行器,设计并实现了一种基于STM32的微型飞行控制器．以新型ARM Cortex-M3内核微处理器STM32作为计算控制单元,对飞行控制器进行了模块化设计,包括主控、惯性测量、执行驱动等单元模块．给出了系统软件设计流程,研究了一种基于分布式融合滤波器的飞行姿态解算方法,并针对四旋翼飞行器的控制特点设计了控制律．实验表明控制器方案合理有效．     

基于STM32的PID和PWM温度控制系统研究

研究基于STM32单片机控制的水温高精度智能控制系统,采用分段PID控制和PID参数整定相结合算法及控制可控硅导通相角升温和PWM进行系统降温技术相结合的温控方法。实验结果表明静态温度和动态温度控制精确,波动系数小,系统稳定。     

智能热泵恒温调节系统研究

针对智能热泵精度高、稳定性强的恒温环境要求,提出了一种以DSP2812和STM32为硬件平台的温度调节控制系统.该恒温控制系统是以优化的数字PID控制算法为基础,辅以首次阀门开度技术、温度斜率技术和阀门跟踪技术.同时还有人机互动界面,可以在线设置PID参数和出水温度.该系统可以在5min之内达到60℃的设定温度,并且能够有效地抑制温度超调,最终实现恒温出水.     

基于STM32的开关磁阻电机控制器的设计

以ARM内核的STM32 F103 RBT6为主控芯片设计了低成本、高性能三相开关磁阻电机驱动控制器.该控制器的主电路由IGBT构成不对称半桥回路,由低成本的隔离驱动芯片PC923直接驱动,具有过流、过压和欠压保护功能.采用以低速时电流斩波控制和高速时角度位置控制相结合的控制手段,系统运行可靠,性能优良.详细介绍了系统功能和软硬件设计并给出实验结果.