双参数轨道非线性能量阱控制性能分析

本文在传统轨道非线性能量阱(Track Nonlinear Energy Sink,简称轨道NES)的基础上提出了同时具有线性和非线性特点的新型控制装置——双参数轨道非线性能量阱(Double-term Track Nonlinear Sink,简称DT轨道NES)。DT轨道NES可以在一定程度上解决线性控制方法频率鲁棒性较差和完全非线性的控制方法能量鲁棒性较差的问题。建立了n自由度主体结构顶层附加DT轨道NES的系统运动方程,并对三层钢框架模型分别使用不同阶组合多项式DT轨道NES系统的减振性能进行了分析,其中使用2阶和6阶组合多项式的DT轨道NES系统减振性能最优。同时,对比分析了DT轨道NES系统与调谐质量阻尼器系统以及传统轨道NES系统分别在在脉冲型荷载和地震作用下的控制性能。结果表明,DT轨道NES系统具有优越的控制性能,并同时展现出较高的频率鲁棒性和能量鲁棒性。     

调谐质量阻尼器和轨道型非线性能量阱减震性能对比研究

基于2层钢框架模型,通过试验对比了在地震作用下调谐质量阻尼器（TMD）和非线性能量阱（NES）的减震性能,分析了两者时（频）域曲线和减震效果的差异,探究了影响两者减震效果的因素. 试验结果表明：对于处在低阶模态的结构,TMD的减震效果更好,减小加速度响应最多可达42.5%;轨道型非线性能量阱因轨道摩擦系数不同减震效果有差异,减小加速度响应最多可达24.7%,但傅里叶幅值略有降低,高阶模态下减震效果将更好.     

汽车动力总成非线性能量阱参数设计方法

为控制汽车动力总成的垂向振动,建立了动力总成-非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)二自由度振动模型,考虑动力总成激励力主要为简谐激励和冲击激励.在动力总成简谐激励下,利用复变量-平均法推导了系统慢变方程,得到稳态响应方程,并判断解的稳定性.以平均能量耗散率最大为优化目标,对NES刚度进行优...     

分段线性刚度非线性能量阱的参数优化方法

基于作者先前提出的具有分段线性刚度的非线性能量阱(nonlinear energy sink,NES)模型,利用遗传算法研究了该NES的参数优化问题.首先,介绍了分段线性刚度NES的结构,并分析了其非线性特性;其次,提出通过对立方曲线端点连线拟合的方法以缩减设计空间,并采用二进制与实数混合编码方式设计了NESs的参数优化方法;最后,以框剪结构-NESs系统为例,研究了NESs在多自由度系统中的优化问题,并通过试验进行了验证.结果表明,采用所提出的优化方法所设计的NESs,能在较宽的激励频率下有效减小振动系统的振幅,可以获得较好的多模态振动抑制效果.     

基于MRE的变频TMD竖向振动控制

目的研发一种基于新型智能材料磁流变弹性体(MRE)的变频调谐质量阻尼器(TMD),为弥补传统TMD的频率不可调提供理论依据.方法研究MRE剪切模量与施加电流之间的关系,采用希尔伯特-黄变换(HHT)和随机减量技术(RDT)相结合的方式对主结构频率进行精确识别,完成了变频TMD对固支梁竖向振动控制的仿真计算,分析了不同质量比对变频TMD和传统TMD减振控制的影响.结果在自行研发的变频TMD中,MRE的剪切模量会随着外加电流的增强而增大,在1.8 A左右接近饱和值.利用HHT和RDT相结合的方法对频率识别方法是精确有效的.固支梁竖向振动的仿真结果表明,变频TMD能够在固支梁频率发生变化时仍保持良好的减振效果,固支梁频率与传统TMD自振频率相差越大,在达到同样减振效果时所需要的变频TMD质量比就越小.结论基于MRE的变频TMD能够实时与主结构频率保持一致,在主结构频率发生改变时仍具备良好的减振效果,并且变频TMD在减小TMD质量比方面也具有较大的优势.     

超高层建筑结构组合调谐风振控制系统

为充分利用调谐液体阻尼器(TLCD)的经济性和调谐质量阻尼器(TMD)的高效性,提出一种TLCD与TMD相结合的组合调谐阻尼器(CTD),从理论上说明CTD的合理性,推导其运动方程,引入协同损失因子评价其减振性能,并与TLCD和TMD的减振效果进行对比分析.研究表明:CTD不同参数配置时,协同损失因子不同,可达35%;相同参数配置下,CTD减振效果介于TMD和TLCD之间.综合经济和效率因素,CTD是一种很有竞争力的减振手段,具有广阔的工程应用前景.     

碰撞调谐质量阻尼器对门式刚架振动控制的实验研究

针对调谐质量阻尼器(TMD)所需空间行程较大,对频率较为敏感的等等缺陷,碰撞调谐质量阻尼器(PTMD)将碰撞耗能与传统的TMD相结合以增大减振效果.在已有的研究中,PTMD展现了比TMD更好的控制效果.本文根据一门式框架和单边PTMD的理论设计制作了一个用于减振的PTMD装置,并将装置安装于门式框架结构进行了减振试验....     

鼠笼式调谐质量阻尼器用于转子振动控制的研究

基于鼠笼良好的环向对称性及结构紧凑等特点,提出了一种用于转子系统振动控制的新型鼠笼式调谐质量阻尼器(TMD)。通过有限元计算设计了这种质量阻尼器的结构,以转子一阶临界转速下的频率为目标频率进行振动控制,对TMD的质量、笼条数量、笼条直径、笼条长度等参数进行了设计;之后对所选取的3种TMD结构进行了模态分析,并通过转子动力学仿真,模拟了这3种结构的减振性能;最后搭建了转子实验台,验证了所设计的鼠笼式调谐质量阻尼器能够有效控制转子系统过临界时的不平衡响应,降振幅度达到34.6%。     

附加MTMD的大跨度桥悬臂推送架设竖向减振

针对装配式钢桁桥悬臂推送架设过程中跨度逐渐增大、结构振动加剧,应用调谐质量阻尼器(Tuned mass damper,TMD)进行减振控制又受到结构布置受限等问题,运用多重调谐质量阻尼器(Multi-ple tuned mass dampers,MTMD)来进行架设过程的减振控制.应用ANSYS软件建立了某型装配式钢桁...     

桥梁用TMD的基本要求与电涡流TMD

总结了传统调谐质量阻尼器(TMD)在涡激振动控制中的工作性能，提出运用多重调谐质量阻尼器(MTMD)理论进行TMD设计，提高振动控制的鲁棒性；开发了电涡流阻尼器取代传统油阻尼器作为TMD的阻尼发生装置，延长TMD的疲劳寿命.利用遗传算法实现了MTMD的参数优化设计，与TMD的比较表明，MTMD在控制效率和鲁棒性方面具有更优越的综合性能.电涡流TMD在试验和实际工程中的成功应用表明电涡流TMD在桥梁振动控制领域具有广阔的应用前景.     

一种对高层建筑振动半主动控制的新策略

为了解决调谐质量阻尼器(TMD)的有效工作频域较窄和主动质量阻尼器(AMD)的控制力存在时滞效应的问题,提出在TMD中嵌入磁流变阻尼器(MRD)的新型半主动控制装置——TMMRD。采用模糊控制器取代传统滑动模态控制(SMC)的不连续"开关"式控制和等效控制的不确定性规则,基于Lyapunov函数设计自适应模糊控制律,结合改进的限幅最优(MCO)控制算法提出适合TMMRD的自适应模糊滑动模态半主动控制(ASMC/MCO)策略。运用TMD被动控制、ASMC/MCO半主动控制、ASMC主动控制和线性二次型高斯(LQG)主动控制分别对一座30层钢框架结构进行地震响应分析。研究结果表明:提出的ASMC控制策略的鲁棒性明显优于LQG;ASMC/MCO控制和ASMC控制下的减震效果明显优于TMD控制和LQG控制;ASMC/MCO的半主动控制力与ASMC的主动控制力吻合很好。     

自抗扰控制器在气压伺服控制系统中的应用

为提高控制系统的鲁棒性,增强干扰抑制能力,提出了适用于气压伺服系统的自抗扰控制器方案,并讨论了控制参数的整定.自抗扰控制器为非线性控制器,由跟踪微分器、扩张状态观测器和非线性状态误差反馈控制律3部分构成.扩张状态观测器可以实时观测系统状态和扩张状态,从而实现全状态反馈及系统不确定性和外扰的补偿控制.自抗扰控制器的设计不依赖于被控系统的精确数学模型,并对内外扰有较强的抑制能力,在整个系统工作区间都有良好的鲁棒性.仿真结果表明,自抗扰控制器对气动伺服系统模型的不确定性以及外干扰的鲁棒性较好,且具有较优的动态性能.     

非线性TMD对超高层结构减震效果影响分析

当前的减震技术主要集中应用在基础隔振和消能减震体系中,有较好效果但使用条件也受限制。结合橡胶支座基础隔震和调谐质量阻尼器的研究成果,提出了在超高层结构中应用非线性"调谐质量阻尼器"的减震技术。同时利用有限元软件分析了不同地震作用下采用了非线性"TMD"减震技术和不采用减震技术的某高层结构的地震反应,发现了非线性TMD技术对超高层建筑具有明显的减震效果。该技术对超高层结构的减震具有参考价值。     

一种控制高层结构随机地震反应的新策略

以某高层剪切型钢框架结构为工程背景,提出TMD与LRB联合作用的T-L控制策略,利用非线性随机振动理论分别对无控制、TMD控制和T-L控制3种控制结构的非线性运动方程进行等效线性化处理,利用复模态理论给出以第一振型表示的3种控制结构随机地震反应解析解的计算方法。研究结果表明:新提出的T-L控制策略比TMD控制更能显著降低结构位移、速度和加速度反应方差;新算法同样可用于求解LRB层间隔震高层结构随机地震反应。算例在T-L控制下的最大位移、速度和加速度反应方差比TMD控制下的分别降低了29.3%、27.8%和31.6%。     

一种对多层建筑随机地震响应控制的新方法

为了降低多层钢筋混凝土框架结构的地震响应，建立了包含TMD与LRB贡献在内的结构非线性运动方程.采用复模态理论解耦由结构第一阶振型展开得到的非经典阻尼、非对称刚度和质量的方程，编制了以第一振型表示的结构随机地震响应解析解的求解程序，并通过与确定性算法计算结果的比较，验证了求解程序的可靠性.研究结果表明:TMD+LRB联合控制比TMD控制能更显著地降低结构位移和加速度响应.     

非线性能量阱系统吸引子迁移控制

针对非线性能量阱系统多值性导致系统存在多个不同拓扑特性的吸引子,提出了一种基于吸引子迁移控制方法的非线性减振策略。首先,分析了大参数范围内激励力幅值对系统全局性态的影响;其次,提出了一种改进型的并行多自由度胞映射法,对典型参数下的共存吸引子及其吸引域进行研究;最后,通过迁移控制方法实现了不同振幅吸引子之间的跃迁。仿真结果表明：非线性能量阱系统在多个典型参数区间内呈现了多稳定吸引子共存现象,并行多自由度胞映射算法具有较高效率和精度,通过开环加线性闭环算法可使非线性能量阱系统由大振幅吸引子迁移至小振幅吸引子,从而实现减振降噪。     

Decoupling Control of Lateral Dynamics for 4WS Vehicle

An four wheel steering (4WS) feedback control system that simultaneously achieves both body sideslip angle and yaw rate responses always desirable regardless of changes in vehicle dynamics. Quantitative feedback theory (QFT) is offered as the main tool for designing the control law. Inverted decoupling is also employed to make multivariable quantitative feedback design easier. Various nonlinear analyses are carried out and show that the proposed control system is a robust decoupling controller which not only makes body sideslip angle and yaw rate of the vehicle track the desired reference input signals respectively, but also satisfies the requirement of robustness for the control system. The results also indicate that the control system can make it available to realize ideal lateral steering dynamics tracking for vehicles.     

漂浮基双臂空间机器人关节运动的模糊变结构滑模控制

讨论了载体姿态、位置均不受控制的双臂空间机器人系统的控制问题.利用拉格朗日方法并结合系统动量守恒关系,建立了双臂空间机器人系统的非线性动力学模型.以此为基础,对双臂空间机器人关节运动的控制问题作了研究.考虑到空间机器人系统结构的复杂性及其某些参数的变动性,根据具有较强鲁棒性的滑模变结构控制理论,设计了双臂空间机器人关节运动的滑模变结构控制方案;为了克服滑模变结构控制器抖振的缺点,附加设计了一个模糊控制器,以便根据系统的输出来动态调节滑模变结构控制器等速趋近率的系数,从而既确保了系统的快速响应而又消除了原有的抖振.系统数值仿真证明了该控制方案良好的控制效果.