基于MRE隔振器的变刚度半主动隔振系统分析

为探究磁流变弹性体隔振器应用于变刚度半主动隔振的可行性,制备硅橡胶基磁流变弹性体(MRE),设计制作MRE隔振器,对MRE材料和隔振器的性能进行测试,搭建基于MRE隔振器的变刚度半主动隔振系统并设计On-off控制、模糊控制和GA模糊控制算法.测试结果表明:MRE的储能模量在磁感应强度为600 mT时达到饱和,磁流变效应达到2000％以上;MRE隔振器的变刚度特性明显,当线圈电流从3 A变化为-3 A时,等效刚度从74.216 kN/m增加到137.128 kN/m,增加了84.8％;经过优化后的GA模糊控制效果提升了10％以上,三种控制算法对位移响应峰值的控制效果达到50％以上,对位移RMS值的控制效果达到60％以上.结果表明:经过优化后的GA模糊控制效果提升明显,磁流变弹性体隔振器可以有效应用于变刚度半主动隔振控制系统.     

遗传算法的平板建筑结构瞬态隔振性能边界条件优化方法

基于遗传算法及平板建筑构件瞬态振动响应时域有限元模型,提出一种提高平板建筑构件瞬态隔振性能的边界条件优化方法.有限元模型可模拟任意弹性边界条件下平板结构的瞬态振动响应,并在此基础上引入遗传算法,以边界条件为优化变量、瞬态振动响应最小化为优化目标,对边界参数进行最优解搜索,最大程度提升平板建筑构件对已知瞬态激励的隔振性能.实例结果表明:运用所提优化方法可以在不改变平板自身参数(材质、尺寸、厚度)前提下,通过边界条件的优化设计,有效提升平板建筑构件的瞬态隔振性能.     

基于模糊控制的超精密隔振平台优化设计与仿真

为了提高超精密隔振平台隔振效果,对隔振系统进行模糊控制器设计和结构优化设计.在ADAMS/view环境下创建平台参数化模型,以隔振平台加速度、系统动挠度和底座动位移作为性能目标函数进行结构优化.对模糊控制下的主动隔振系统采用ADAMS与Matlab联合仿真的方法.仿真结果表明,经过ADAMS优化之后的主动隔振系统能有效提高主动隔振平台的隔振效果,联合仿真方法为隔振系统动力学仿真提供了一条新的思路.     

电磁式自动平衡执行器混合励磁结构参数优化

针对电磁式自动平衡执行器永磁/电磁混合磁路和结构优化困难、执行器运行平稳性差的复杂问题,采用永磁/电磁相结合的混合励磁结构参数优化方法,探究结构参数对自锁力矩和驱动力矩的影响规律;考虑不同尺寸执行器的结构差异性,提出宽比和厚比两个无量纲参数,利用混合励磁仿真优化永磁体、励磁环结构尺寸,大大提高了自锁及驱动稳定性。基于混合励磁结构参数优化结果搭建了一套自动平衡执行器,试验验证了永磁自锁和电磁驱动仿真结果：自锁力矩测试和仿真结果的误差不高于13.7%,电磁驱动配重盘实现了整圈步进。研究工作为电磁式自动平衡执行器的磁路优化设计提供了技术支撑。     

动态测试系统微功耗技术研究

本文介绍了在动态测试系统中实现微功耗的关键技术以及对电路进行优化设计的常用方法;着重阐述了微功耗优化技术的相关内容;在分析现有模拟器件和功耗模型的基础上,从物理逻辑设计、软件编程优化、低功耗映射等方面评述了当前低功耗关键技术,并提出了相关可行的改进方案。     

舰载小尺寸隔振器的优化设计

介绍隔振器设计概况及被动隔振系统的隔振与隔冲力学模型,讨论并通过实例阐述了舰载小尺寸隔振系统在优化设计中的目标函数以及约束条件的确立方法和原则,建立了以最大隔冲响应加速度为目标函数以隔振要求为约束条件的求解优化数学模型．     

国家自然科学基金研究专著《基于性能的结构抗震设计——理论、方法与应用》

本书较系统地介绍了基于性能的抗震设计思想、理论和方法，建立起了基于性能的结构抗震优化设计的框架，着重介绍了作者多年来的相关研究成果，主要包括基于投资-效应准则的优化设计模型的建立、基于性能的目标可靠度优化决策、结构分灾抗震设计及基础隔震结构一体化优化设计、结构可靠度分析及基于可靠度的优化设计算法研究、ANSYS软件二次开发及其在实际工程中的应用等．     

采用多准则决策分析的高功率微波源多目标优化设计

为解决高功率微波源优化设计难度较大的问题，将多准则决策分析方法、遗传算法和全电磁粒子模拟软件UNIPIC相结合，提出了一种适于高功率微波源的多目标优化设计方法FSAWS-GA。通过对待优化器件的结构参数进行浮点编码生成种群个体，利用多准则决策分析方法中的主观目标和客观目标评价算法实现个体适应度评价，基于遗传算法实现种群进化，达到高功率微波源多目标优化设计的目的。对比测试结果表明：FSAWS-GA算法较传统单目标遗传优化算法，对高功率微波源优化有更好的适应性，能够优化出多性能指标均符合设计要求的器件结构。利用FSAWS-GA对一种Ka波段的相对论返波管进行了结构优化测试，得到了输出功率为0.642 GW、工作频率为26.68 GHz、频率纯度为0.09、电子通过率为86.72%、能量转换效率为15.6%的新型器件结构。新型器件结构在确保多项性能指标均满足设计要求的前提下，输出功率较原器件提高了210.1%,验证了利用FSAWS-GA算法实现高功率微波源多目标优化设计的可行性。     

大型光机装置隔振地基的地脉动响应分析方法

大型光机装置隔振地基上的地脉动响应对装置的稳定性有重要影响。为了准确、快速地获得大型光机装置隔振地基的地脉动响应,建立了地脉动响应分析的频域方法。首先采用人工边界层方法模拟无限地基边界的影响,建立了神光装置隔振地基结构的有限元模型,并根据试验结果确定模型中岩土的材料参数及模型基础位置的地脉动载荷输入。再在频域空间基于模态叠加法进行基础随机激励的功率谱密度(power spectral density, PSD)分析,获得装置隔振地基上加速度PSD响应。最后将地基上的加速度响应计算结果与试验结果进行比较,计算PSD曲线与试验结果吻合良好,且均方根计算结果与试验结果的最大差别小于5%。计算与试验结果吻合较好验证了本文方法的正确性,相关方法为类似大型精密电子/光学装置厂房结构的隔振地基地脉动响应计算提供了理论基础。     

基于RB-IGBT的矩阵变换器中杂散电感的影响与优化

主电路杂散电感是影响矩阵变换器开关器件可靠运行和整体性能的重要因素。该文对基于逆阻型IGBT(RBIGBT)的矩阵变换器中杂散电感和吸收电容的影响进行分析,并由此研究主电路结构优化设计方法。首先分析了杂散电感及吸收电容对矩阵变换器中双向开关器件关断暂态过程的影响,给出了吸收电容引起矩阵变换器波形畸变的原因。基于RB-IGBT行为模型的仿真结果表明,矩阵变换器主电路杂散电感及吸收电容对双向开关换流暂态各个阶段持续时间及尖峰电压的影响并不相同。然后提出一种减小换流回路杂散电感的主电路连线与器件布局优化设计方法,归纳分析了基本设计原则,并以此构建了基于RB-IGBT的矩阵变换器样机实验平台。该样机平台下的单管多脉冲测试实验结果表明,不同换流回路下的开关器件关断电压尖峰最大值为375V。通过对比主电路结构优化前后所测输出电流波形及谐波频谱可知,经过主电路结构优化设计后的样机平台在保证系统运行可靠的同时能获得更高的波形质量。     

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.     

混合式磁流变弹性体隔振器多目标优化设计

针对现有磁流变弹性体隔振器功耗大、产生磁致刚度小的问题,以低功率和大磁致刚度为优化目标,对剪切和压缩磁流变弹性体及相关结构参数同时进行多目标优化设计。建立隔振器磁致刚度、功率及其他关键数值计算模型;分析磁场影响及磁路饱和情况,采用遗传算法进行多目标优化,在低功率和大磁致刚度之间寻得平衡,得出最优解;利用Ansoft-Maxwell软件对优化后的参数进行了仿真,仿真结果与计算结果一致。结果表明：优化后可保证压缩磁流变弹性体最先达到饱和状态;总磁致刚度提高49.67%,功率降低48.69%,总磁致刚度与功率改善效果明显,为后续结构设计及实测提供理论和实验依据。     

车用内置径向式永磁同步电机的降振优化设计

为降低永磁同步电机径向电磁力所引起的电磁振动噪声,基于电磁场、结构场以及声场有限元分析方法,提出了一种基于隔磁磁桥偏移的优化方法.以一台车用内置径向式永磁同步电机为研究对象,将电机隔磁磁桥所在位置沿转子外径的圆周轨迹向磁极方向偏移,同时对隔磁磁桥相邻间距与隔磁磁桥长度进行优化,在综合考虑电机振动噪声水平与电机性能的前提...     

振动力场对聚合物动态加工功耗的影响

为探讨动态成型工艺参数对聚合物动态加工功耗的影响规律,文中采用熔体输运模型研究自行研制的同轴圆筒动态流变装置电机功耗对振动力场的响应,建立了振动力场下电机动态输出功率与稳态输出功率差的理论模型.对同轴圆筒动态流变装置电机功耗进行了测量,并与理论计算功耗进行比较,发现理论模型能较好地预测电机功耗随振动参数的变化,实验数据和理论模型均表明动态加工电机功耗随振动频率和振幅的增大而减小.文中还通过实际加工中脉动注塑机能耗随振动频率和振幅的变化证实了理论模型的可行性.     

一种快速收敛的遗传算法及其应用

为了解决遗传算法的收敛速度和全局收敛性之间的矛盾,提出了一种快速收敛的遗传算法,即“适应度缩放”加“有偏外来移民”的遗传算法。将该方法应用于柔性结构振动主动控制中的作动器／传感器位置及反馈增益的优化,其优化效果明显优于传统的优化算法。数字仿真结果表明,对于复杂非线性约束优化问题,该遗传算法具有较好的快速收敛性和全局收敛性,由优化了位置的作动器／传感器和优化增益的控制系统具有良好的减振效果。     

馈能悬架的多模式智能控制策略

针对主动悬架耗能而限制其在电动汽车中的应用问题,采用永磁(PM)直线电机作为主动悬架系统的执行机构,建立了整车动力学模型,研究了车辆动力学性能与能量回收能力之间的关系。基于最优控制理论设计了主动悬架LQG控制器,采用层次分析法(AHP)和粒子群优化(PSO)方法优化了控制器设计参数,提高了车辆动力学性能和能量回收能力。为了实现模式切换,提出了一种新的多模式切换控制策略。在控制策略中引入舒适性因素,该因素可由驾驶员调节或根据车辆行驶状态进行选择,从而实现了不同模式下的策略切换。仿真结果表明,所提出的多模式切换控制策略显著优于传统主动悬架控制模式,从而全面提升了整车动力学性能和能量再生能力,为悬架馈能控制策略提供指导。     

基于声辐射控制的板结构优化设计

分析了影响板结构声辐射的主要因素,得出了结构振型主导中低频声辐射、振幅决定高频辐射的结论.根据分析结果,针对中低频提出了板结构的振型优化方案;针对高频段提出了振幅优化的方案.对一典型板结构,使用这2种优化方法对其不同频段的声辐射进行了优化的数值计算,计算结果表明,振型优化法在中低频段效果较好,而振幅优化法则更加适合于高频段的声辐射控制.     

车用混合电磁作动器优化设计与试验研究

为了解决车用线性电磁作动器存在可靠性差的问题,设计了一种新型混合电磁作动器.针对该结构,采用改进天棚控制策略进行性能匹配,优化混合电磁作动器的性能参数,并以直线电机需要提供的峰值电磁推力为优化目标,优化混合电磁作动器的结构参数,最后试制实体样机并进行台架试验.试验结果表明,混合电磁作动器能够较好地改善车辆动力学性能,验证了样机的有效性.