NEURAL NETWORK MODEL OF MAGNETORHEOLOGICAL DAMPER FOR VIBRATION ISOLATION PLATFORM OF WHOLE-SPACECRAFT

为改善星箭界面振动环境,设计六杆隔振平台,采用磁流变阻尼器作为半主动控制元件,替代原有锥壳过渡支架.对整星隔振平台用磁流变阻尼器进行性能测试,得到反映磁流变阻尼器阻尼特性的实验数据.建立具有两个隐含层的反向传播神经网络对阻尼器进行建模,用于预测磁流变阻尼器阻尼特性以及控制系统设计.提出一种串行算法优化网络结构、权值和阈值,保证网络具有较好的泛化能力和稳定性.仿真结果表明,与参数化模型相比,提出的神经网络模型具有较小的训练误差和较强的泛化能力,能够很好地预测阻尼器的阻尼特性.     

结构振动的滑模变结构半主动控制

研究应用磁流变阻尼器(MRD)对结构振动半主动控制的算法和原理。研制并对磁流变阻尼器进行了阻尼特性实验，采用非线性滞回双粘性模型描述磁流变阻尼器的阻尼特性，模型结果与实验结果非常一致。采用滑模控制算法和趋近律方法设计了半主动控制器。利用滑模控制方法所建立的控制器，本文给出了地震激励下结构振动半主动控制算例。计算分析表明，半主动滑模控制具有控制效果明显、鲁棒性好等优点，是一种非常有发展前途的控制方法。     

磁流变整星隔振平台频域加权LQR控制研究

设计磁流变六杆隔振平台,以改善星箭界面低频振动环境.采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型,利用固定界面模态综合法得到卫星和隔振平台动力学模型.由于星箭界面低频振动环境在特定频段存在振动量级较大的问题,采用频域加权LQR(linear quadratic regulator)方法,利用直接分解法扩展系统状态变量,进行磁流变阻尼器半主动控制系统设计.仿真结果表明,相对传统控制方法,频域加权LQR方法在特定频段减振效果明显改善,且在其他频段没有恶化,验证了算法有效性.     

FREQUENCY-SHAPING LQR CONTROL OF WHOLE-SPACECRAFT VIBRATION ISOLATION PLATFORM BASED ON MR DAMPER1)

设计磁流变六杆隔振平台,以改善星箭界面低频振动环境.采用牛顿-欧拉法建立整星隔振平台动力学模型,利用固定界面模态综合法得到卫星和隔振平台动力学模型.由于星箭界面低频振动环境在特定频段存在振动量级较大的问题,采用频域加权LQR (linear quadratic regulator)方法,利用直接分解法扩展系统状态变量,进行磁流变阻尼器半主动控制系统设计.仿真结果表明,相对传统控制方法,频域加权LQR方法在特定频段减振效果明显改善,且在其他频段没有恶化,验证了算法有效性.     

磁流变阻尼器汽车悬架的非线性振动特性分析

通过对磁流变阻尼器sigmoid模型进行数值计算分析,揭示了各参数对该模型阻尼力的影响,证明了通过合理有效地选择参数可设计出符合工程实际应用的磁流变阻尼器.对确定性激励下磁流变阻尼器的Sigmoid模型进行了理论分析.指出了采用非线性的阻尼器模型能更精确地描述汽车悬架的振动特性.从而证明了磁流变阻尼器有良好的使用价值和Sigmoid模型磁流变阻尼器在汽车控制工程应用中的可行性.     

电子器件隔振系统的神经网络杂交建模研究

对一个由四个钢丝绳隔振器组成的某电子器件隔振系统动力学特性进行了神经网络杂交建模.建立了隔振系统的刚体动力学方程,发展了一种根据实验数据间接确定隔振器恢复力的方法.通过网络训练获得了描述钢丝绳隔振器恢复力特性的神经网络模型,与系统运动方程结合构建了隔振系统的神经网络串连杂交模型.仿真结果表明,杂交模型在不同量级的简谐激励下,均能够较为准确地预测结构多点的稳态响应,因而具有较高的精度.此外,杂交模型包含了系统的物理参数,便于进行参数影响分析.     

一种改进的磁流变阻尼器模型及其对振动主动控制的应用

本文对一个带有磁流变阻尼器的二自由度弹簧阻尼系统的基础激励响应进行了主动控制数值仿真.使用改进的P-模型模拟磁流变阻尼器的力学性能,应用H2/LQG方法设计了状态反馈增益矩阵,选用Clipped-Optimal控制律完成磁流变阻尼器控制电流的确定.仿真结果表明受控系统的响应水平显著小于无控系统,改进的P-模型运作良好,可以在数值仿真过程中代替真实磁流变阻尼器的工作.     

确定非线性隔振装置参数的一种方案

对单自由度刚度可调非线性隔振模型进行数学建模仿真和实验，对于待训练的神经网络模型，将数值仿真结果作为学习样本，将实验结果作为检验样本，训练成功的神经网络模型具有较好的内延能力和一定的外推能力，在设定非线性隔振装置要求的隔振效能参数后，可以给出隔振装置对应的刚度和阻尼参数，从而为设计非线性隔振装置提供了一种方案。     

磁流变阻尼器半主动控制方法的实验研究

由于磁流变阻尼器是一种高度非线性的装置,因此建立与之相适应的控制系统是半主动控制问题的关键。本文采用改进的Bingham模型建立了磁流变阻尼器的动力学特性模型,根据天棚阻尼开关控制、天棚阻尼连续控制和模糊控制三种控制方法,确立了从系统速度响应到磁流变阻尼器励磁电流之间的关系,并开发了一套半主动控制系统。在一个两自由度的简化车辆试验平台上进行半主动控制试验,对比研究了三种控制方法的控制效果。实验结果表明,在1.3Hz~2.0Hz的低频段内,开关控制的最佳减振效果为15.1%,连续控制的最佳减振效果为14.9%,模糊控制的最佳减振效果为20.1%。可见,三种控制方法都能有效的减小车体的振动,模糊控制的减振效果最佳。     

几何非线性摩擦阻尼隔振系统动力学行为研究

非线性隔振系统由于具有较线性系统更优的隔振性能,因此在工程中应用广泛.本文通过配置与被隔振对象的运动方向相垂直的库伦摩擦阻尼器,构建了几何非线性摩擦阻尼模型.由于引入了几何非线性,因此其摩擦力与位移正相关,这与传统与位移无关摩擦力模型有显著不同.首先,建立了具有几何非线性摩擦阻尼的数学模型以及隔振系统的受迫振动方程;然后,使用谐波平衡法求解了动力学方程,并使用数值仿真方法验证了谐波平衡法求解的准确性;最后,研究了几何非线性摩擦阻尼隔振器的绝对位移传递率和相对位移传递率.研究结果表明,在库伦摩擦阻尼选择适当,非线性摩擦阻尼系统可以在保持高频振动衰减效果的前提下,显著降低系统共振峰,其性能优于传统的恒定摩擦阻尼隔振模型.同时,几何非线性摩擦阻尼系统能够避免传统摩擦阻尼系统中的“锁定”现象,从传递率角度来说,不利于共振峰控制;但从激励环境改变引发隔振系统失效的角度来看,几何非线性摩擦阻尼系统可以拓宽系统对激励幅值的适应范围,避免隔振系统失效.本文的研究结果对此类隔振系统的设计和摩擦阻尼参数的选择具有通用的指导意义.      

几何非线性摩擦阻尼隔振系统动力学行为研究

非线性隔振系统由于具有较线性系统更优的隔振性能,因此在工程中应用广泛.本文通过配置与被隔振对象的运动方向相垂直的库伦摩擦阻尼器,构建了几何非线性摩擦阻尼模型.由于引入了几何非线性,因此其摩擦力与位移正相关,这与传统与位移无关摩擦力模型有显著不同.首先,建立了具有几何非线性摩擦阻尼的数学模型以及隔振系统的受迫振动方程;然后,使用谐波平衡法求解了动力学方程,并使用数值仿真方法验证了谐波平衡法求解的准确性;最后,研究了几何非线性摩擦阻尼隔振器的绝对位移传递率和相对位移传递率.研究结果表明,在库伦摩擦阻尼选择适当,非线性摩擦阻尼系统可以在保持高频振动衰减效果的前提下,显著降低系统共振峰,其性能优于传统的恒定摩擦阻尼隔振模型.同时,几何非线性摩擦阻尼系统能够避免传统摩擦阻尼系统中的"锁定"现象,从传递率角度来说,不利于共振峰控制;但从激励环境改变引发隔振系统失效的角度来看,几何非线性摩擦阻尼系统可以拓宽系统对激励幅值的适应范围,避免隔振系统失效.本文的研究结果对此类隔振系统的设计和摩擦阻尼参数的选择具有通用的指导意义.     

磁流体特性对磁流变火炮后坐阻尼器性能的影响

针对火炮后坐磁流变阻尼器的特点,以某单管25 mm火炮实验用磁流变阻尼器为研究对象,基于Herschel-Bulkley本构模型,建立了该炮磁流变后坐阻尼器的轴对称一维层流模型,获得了不同磁场作用下阻尼力随活塞速度的变化规律。运用火炮的后坐运动方程,计算了不同磁流体特性指数下,火炮的后坐位移和后坐速度。计算结果表明,磁流体特性指数的变化对磁流变后坐阻尼器的性能影响显著。     

SMA阻尼器的阻尼特性分析及器件设计方法

提出了SMA中心引线型阻尼器的力学计算模型，以Brinson本构模型为理论依据建立了阻尼器的阻尼特性分析理论及器件设计方法；利用MATLAB编制的仿真软件进行了实例仿真。结果表明SMA阻尼器具有明显的阻尼特性，加上其耐久性和免维护性，适合用于土木工程的结构振动被动控制。     

基于改进Bouc-Wen模型的磁流变阻尼器建模及验证

针对建立磁流变阻尼器非线性动力学模型的问题,从改进的Bouc-Wen模型出发,在磁流变阻尼器力学特性试验的基础上,以仿真值与实测值之间的误差作为目标函数,采用Simulink-Parameter Estimation模块中非线性最小二乘法进行参数识别,然后确定磁流变阻尼器调控参数与控制电压之间的函数关系。根据参数识别结果对磁流变阻尼器进行精确建模,最后采用实测试验数据对模型进行验证。结果表明:得到的6参数精确力学模型精度较高,说明该模型通用性较强。     

粘弹性阻尼器动力设计及其应用的实验研究

本文提出一种圆柱式剪切型粘弹性阻尼器，给出其具有结构阻尼特性的单自由度动力学系统模型，用正弦扫频实验技术实现了对阻尼器动力学特性的测量。通过实验，研究了粘弹性材料动态特性与阻尼器动力学特性的关系，并给出这种关系的数学表示，给出了这类阻尼器的设计方法和基本公式。实验结果表明，应用这种阻尼器可有效控制桁架结构的振动，实现对结构的阻尼控制。     

导管架式海洋平台阻尼隔振及减振技术研究

分析和研究了导管架式海洋平台结构采用阻尼隔振技术的基本原理，建立了阻尼隔振体系简化计算模型，推导了两自由度简化模型，采用强行解耦方法计算结构第一振型阻尼比的计算公式，研究了隔振层参数与结构阻尼比的关系以及它们对结构整件和隔振层层间相对位转的控制效果，进行了在波浪力和地震工况下的数值模拟，结果表明，阻尼隔振方案是导管架式海洋平台的一种有效减振措施，当阻尼隔振层刚度较大时，可以有效控制平台结构的振动。     

端部控制磁流变液阻尼器实验研究

以提高磁流变液阻尼器控制性能为目的,分析了活塞式磁流变液阻尼器结构特点,并提出了端部阻尼器结构;通过实验研究明确了磁流变液流经圆形截面和矩形截面的力学特性,总结了磁流变液流经不同类型和尺寸的小孔的粘性阻尼力特性和磁场作用时的磁场效应,并得出了提高端部阻尼器控制性能的方法和措施。设计出控制性能较好的矩形截面孔的端部控制磁流变液阻尼器。给出阻尼器最大阻尼力和可控比与线圈磁场强度关系。     

冲击载荷下磁流变阻尼器内部磁场动态数值计算与瞬态试验测试

重点探究冲击载荷作用下,磁流变阻尼器磁回路动态时变特性。本文设计了双出杆三级独立式磁流变阻尼器,并自行研制了硅树脂基磁流变胶(MRG),对其进行稳态剪切测试,得到了Herschel-Bulkley模型中稠度系数k和非牛顿指数n随磁感应强度变化的规律;进而在冲击载荷作用下,对阻尼器内部磁场展开理论分析和数值仿真计算。分析结果表明:MRG-70在不同磁感应强度下的流动曲线符合Herschel-Bulkley剪切稀化模型;阻尼器内部存在散磁通,磁力线并非垂直穿过有效工作间隙,小部分磁力线在非工作区域形成了弱闭合磁回路,并且组合线圈产生的耦合磁场具有高度非线性和时变性。     

基于分数阶磁流变液阻尼器模型的车辆悬架组合控制

磁流变液阻尼器的分数阶Bingham模型结构形式简单, 而且可以更好地描述系统的滞回特性. 建立了含有分数阶Bingham模型的单自由度1/4车辆悬架系统模型, 利用磁流变液阻尼器对在路面简谐激励下的非线性车辆悬架系统进行振动控制. 研究了含有分数阶Bingham模型的悬架系统在天棚阻尼半主动控制下的主共振响应, 利用平均法得到了系统的近似解析解. 求解了系统定常解的幅频响应方程, 并根据李雅普诺夫稳定性理论得到了悬架系统的稳定性条件. 通过绘制数值解和解析解的幅频响应曲线对比图, 验证了近似解析解的正确性. 利用簧载质量垂直方向的加速度均方根值分析了半主动控制对车辆乘坐舒适性的影响, 发现天棚阻尼半主动控制策略在低频激励区域反而会降低车辆的乘坐舒适性. 因此提出了一种被动控制与半主动控制相结合的组合控制策略, 并分析了半主动控制参数对振动控制效果的影响. 分析结果表明, 该组合控制策略不但能够提高车辆的乘坐舒适性, 而且能有效抑制悬架系统的主共振振动幅值.      

旋转式硅油阻尼器动态特性实验研究

通过弹簧－质量－刚杆－阻尼器系统模拟了扭振阻尼减振系统,提出利用功率谱函数识别系统阻尼的方法,并通过有关实验对阻尼器的阻尼特性及其温度效应进行研究,最后揭示了阻尼的非线性特性。