时变参数时滞减振控制研究

时滞动力吸振器对谐波激励有着良好的减振控制效果,但对随机激励的减振控制效果却并不明显,具体表现为时滞动力吸振器对随机激励的减振控制效果与被动吸振器几乎相同。针对上述问题,本文提出了一种新的时变参数时滞减振控制方法。在原有时滞减振控制方法的基础上,首先将时滞增益系数由定值形式变为时间函数形式,然后通过时变优化得到多组时滞控制参数并使其以一定时间周期循环作用于减振控制过程,通过这种方法进一步改善了时滞动力吸振器减振性能。本文最后以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的振动响应为仿真对象,运用精细积分法求解了具有时变时滞参数的时滞动力学方程,以此得到了在谐波激励和随机激励作用下主系统振动的时域仿真结果。研究结果表明,在时变参数时滞动力吸振器的控制下,主系统无论是受谐波激励作用还是受随机激励作用,其振动位移、振动速度和振动加速度均比在定值参数时滞动力吸振器控制下时有大幅的减少,时滞动力吸振器的减振性能有了明显的改善。      

利用时滞控制非线性饱和控制减振系统减振频带漂移

主要研究非线性饱和控制减振系统中由于内共振频率偏差引起的减振频带的漂移问题,在该减振系统中考虑时滞对振动系统减振频带漂移以及减振频带宽度的影响,从而利用时滞来控制系统减振频带的漂移问题.采用多尺度方法得到了主共振和1:2内共振同时发生时系统运动方程的解析解.研究结果表明,对原始的无时滞减振系统,由于内共振频率偏差的存在,使得系统的减振频带向主共振点上、下两个方向漂移,并且内共振频率偏差的绝对值越大减振频带漂移的程度也越大,使得减振频带的分布不合理,造成主共振点附近减振效果明显下降.然而,根据内共振频率偏差的变化,适当调节系统中的时滞参数,可以消除减振频带的漂移,同时又能够增大减振频带的宽度.研究还表明,内共振频率偏差的绝对值越大时滞对消除减振频带漂移以及增大减振频带宽度的作用越显著.论文结论对于非线性振动系统的结构振动控制在定性和定量方面都具有参考价值.     

时滞非线性主动悬架系统的减振控制研究

将时滞状态反馈控制应用到非线性悬架系统中,实现对悬架系统的主动控制以达到减振的目的;建立了1/4车辆非线性主动悬架系统的力学模型,其中弹性力和阻尼力均含非线性项;运用多尺度法对量纲归一化数学模型进行解析计算,推出一种研究非线性时滞系统稳定性的方法;研究了时滞状态反馈控制参数对主动悬架系统减振效果的影响,综合考虑车身振幅...     

时滞对非线性饱和控制减振频带漂移的影响

主要研究非线性饱和控制减振系统中由于内共振频率偏差引起的有效减振频带的漂移问题. 在该减振系统中分别考虑控制信号、反馈信号以及自反馈信号的时滞对振动系统有效减振频带漂移以及有效减振频带宽度的影响, 从而通过调节控制信号、反馈信号以及自反馈信号的时滞量, 来控制系统有效减振频带的漂移. 研究结果表明: (1) 在原始的无时滞减振系统中, 由于内共振频率偏差的存在, 使得系统的有效减振频带向主共振点的上、下两个方向漂移, 并且内共振频率偏差的绝对值越大, 有效减振频带漂移的程度也越大, 使得系统有效减振频带的分布不合理, 导致振动控制效果降低; 但是, 根据内共振频率偏差的变化, 可以通过适当调节控制信号和反馈信号的时滞, 或者也可以调节自反馈信号的时滞, 在消除有效减振频带漂移的同时又增大有效减振频带的宽度. (2) 内共振频率偏差的绝对值越大, 控制信号和反馈信号的时滞、或者自反馈信号的时滞对消除有效减振频带漂移以及增大有效减振频带宽度的作用越显著.      

含分数阶Bingham模型的阻尼减振系统时滞半主动控制

针对基于磁流变液阻尼器的半主动控制系统中存在的时滞问题, 采用了一种将可控的时滞变量引入半主动控制切换条件的控制策略, 研究了考虑时滞的天棚阻尼控制切换条件对半主动阻尼减振系统的影响, 分析了含有分数阶Bingham模型的线性刚度系统在基础激励下的振动特性. 利用平均法得到了系统在含时滞半主动控制策略下主共振响应的近似解析解, 根据Lyapunov理论分析了系统的稳定性. 通过数值解验证了近似解析解的准确性, 二者具有较好的一致性. 利用近似解析解分析了固定激励频率下时滞对系统幅频响应特性的影响, 以及主共振峰值响应和共振频率随时滞变化的特性规律. 结果表明, 含时滞的半主动控制系统存在一个小时滞区间, 使得系统的振幅在主共振峰对应的频率附近低于不考虑时滞时系统的振幅, 且存在最优时滞使得系统的振幅大幅度降低; 而大时滞的引入会加剧系统的振动, 导致系统的颤振. 确定了基于分数阶Bingham模型的线性刚度系统在天棚阻尼半主动控制下的时滞选取原则, 为振动系统半主动阻尼控制中的时滞选取提供了参考.      

时变参数系统的非线性动力学研究

本地具有时变参数的非线性系统的摄动方法、分岔与混沌以及安全盆等问题进行综述，并简要介绍一些近期结果。     

时变结构的参数识别方法

较详细地叙述了时变结构参数识别方法在国内外的研究进展,指出了这一工作深入研究的理论与实际意义．对其中的典型研究成果,包括自动控制理论领域的研究成果,给出了简要介绍,叙述了将广义系统的识别方法用于结构系统的思路和问题,特别是在线识别技术和神经网络技术．介绍了使用小波理论来识别时变结构参数的新思想．最后简要地展望了这一领域的发展前景．     

时滞非线性动力吸振器的减振机理

对一个带有时滞非线性动力吸振器的两自由度结构,采用多尺度法研究了时滞非线性动力吸振器对主系统的减振性能,得到了主系统的振幅-时滞响应曲线.研究结果表明,对时滞非线性动力吸振器,可以通过调节反馈增益系数和时滞控制主系统的振动. 研究还发现,对确定的反馈增益系数,可以存在时滞的一些调节区域,时滞非线性动力吸振器可以减小主系统的振动. 并且在时滞的这些可调区域里,存在一个``最大减振点'对应这一反馈增益系数下主系统振幅的最小值.对不同的反馈增益系数,``最大减振点'对应的主系统的振幅也不同.因此能够找到一组反馈增益系数和时滞量的最佳值,最大程度地减小主系统的振动.研究结果表明,当反馈增益系数和时滞量调到最佳值时,主系统的振动较无时滞非线性动力吸振器可以减少90{\%}左右, 数值模拟也证实了解析结果的正确性.      

框架结构主动控制最优时滞研究

在结构振动主动控制中,时滞的大小对结构控制能量和响应均产生影响。在允许时滞的范围内,把结构控制能量和响应作为目标函数,数值仿真发现目标函数随着时滞的变化呈现曲线状态,这说明存在最优时滞。在目标函数处理方面,考虑到控制能量和响应数量级不一致,本文采用了无量纲化处理。同时,考虑到地震波的随机性,本文还推导了含控制力的改进的随机Newmark方法。最后给出了一个计算实例。实例表明本文所提出的方法是有效的。     

惯性技术中集成控制减振的研究

本文针对惯性技术对防振减振的高要求，提出采用集成控制减振，并通过数字仿真证实其有效性。分析了几种减振系统，其中以ＦＵＺＺＹ／ＰＩＤ串联控制集成减振系统性能最优。     

考虑时滞的框架结构控制可靠性研究

提出了一种适合于确定框架结构可靠性计算方法．利用模态变换,把系统变为模态独立的振动方程,根据Field提出的假设,先定义阈值,假设控制后系统响应对阚值的穿阚率服从泊松分布,然后根据各模态的控制结果确定相应的可靠性．最后根据Veneziano提出的方法给出系统的可靠性。本文提出针对框架重点部位的控制输出来确定系统可靠性概念。考虑到实际情况,在控制方法选择针对系统不确定性具有较好控制效果的广义预测控制并考虑时滞影响。本文最后给出了计算实例。     

基于控制响应的时变系统模态参数辨识的改进子空间方法

提出了一种基于系统控制信号激发的响应数据来辨识时变系统模态参数的改进子空间方法。该方法以系统控制响应信号建立系统的状态空间输出方程并构造了一个广义Hankel矩阵,通过对该矩阵做奇异值分解(SVD),用广义能观阵的估计代替输出矩阵,然后利用奇异值矩阵的正交性,有效地降低了噪声敏感性和计算量,从而容易地辨识出等效状态下的系统矩阵,最后采用转换矩阵辨识出时变系统的模态参数。通过理论分析、仿真和实验,讨论了不同信噪比对辨识结果的影响,验证了该方法的有效性。     

电磁力控制的主动减振实验

用传递函数法对受随机激励的结构作主动减振设计时所获得的反馈,本文以电磁激振器作为控制器进行主动减振实验,试验在受低频正弦和宽带随机两种激励的四自由度汽车模型上进行。结果表明,电磁激振器作为控制器具有很小的机械滞后特性,适用于作低频、宽带的随机振动主动减振,减振效果达到80%以上。     

时变切换时滞反馈镇定混沌系统不稳定周期轨线

为提高经典时滞反馈控制镇定不稳定周期轨线的效果, 扩大受控周期轨线的稳定区域, 本文基于时变切换策略对经典时滞反馈控制进行改进, 提出了时变切换时滞反馈控制. 时变切换时滞反馈控制的控制信号仅在特定的时段中存在, 而在其他时段上不存在控制信号, 这与经典时滞反馈控制中具有固定的控制信号是不同的. 通过实例分析, 研究了时变切换时滞反馈控制在镇定不稳定周期轨线中的具体性能. 以反馈增益系数为变量, 计算受控周期轨线的最大条件Lyapunov指数, 得到了受控周期轨线的稳定区域随切换频率变化的关系曲线. 结果表明, 随着切换频率增大, 受控周期轨线的稳定区域呈现非平滑地变化. 当选取恰当的切换频率时, 时变切换时滞反馈控制的稳定区域显著大于经典时滞反馈控制的稳定区域. 在混沌控制的工程实践中, 控制信号常常受到一定的限制. 要实现对目标周期轨线的稳定控制, 就需要受控周期轨线具有足够大的稳定区域. 因此, 与经典时滞反馈控制相比, 本文提出的时变切换时滞反馈控制具有更广泛的应用前景.      

MR减振驱动器用于结构振动控制的算法研究

提出了四种半主动控制算法 ;针对安装有MR减振驱动器的三层剪切型结构仿真分析了各种半主动控制算法和被动控制策略的控制效果。仿真分析结果表明 ,MR减振驱动器作为一种半主动控制装置可以有效地控制结构的反应 ;施加最大磁场作为被动控制装置时 ,也对结构反应有很好的控制效果     

含时滞的LQ控制车辆悬架的研究

研究时滞对具有LQ最优控制的1／4汽车线性悬架模型的动特性影响。首先采用了广义的Sturm序列判断准则给出了不同控制增益下单自由度车模型全时滞稳定区,以及在给定时滞情况下绘出了控制增益稳定区;其次,给出了两自由度车模型的全时滞稳定区以及系统在给定的增益下临界时滞的值。此外,讨论了全状态反馈下的稳定性以及稳定性切换问题;最后研究了时滞对系统动力学行为的影响。     

自参数动力系统临界状态减振的非光滑方法

系统在达到稳态运动前通常要经历瞬态振动过程。瞬态振动对系统的影响是不可忽略的。在这个过程中作用于系统的激振力频率实际上是由零开始增加到某一工作频率。当激振力频率接近或超过系统的临界频率。系统发生共振，同时振幅达到峰值，并且此共振振幅通常要比系统的稳态振幅大的多。考虑到上述问题。文中分析了两种通过调制激振频率来实现降低临界振幅的方法，即让激振频率按单调线性增加或者分段线性增加到系统工作频率，通过系统相位的调制来实现减振。数值仿真结果表明上述方法能有效地降低临界振幅。同时上述方法工程实际应用中易于实现。     

线性系统模态控制及其时滞补偿

对线性系统模态控制及其时滞补偿进行研究。模态控制分控制全部模态和控制有限模态两种情况 ,时滞补偿采用移相补偿。最后结合算例对两种控制模态下的控制效果和控制有限模态时的时滞补偿进行了数值计算和结果对比     

线性时变时滞连续-离散描述系统鲁棒故障诊断滤波器设计

针对一类线性时变时滞连续-离散描述系统,设计了基于观测器的鲁棒传感器故障诊断滤波器。首先,提出线性时变时滞连续-离散描述系统模型,并将其转化为非奇异离散模型。然后,基于量测残差,设计基于观测器的鲁棒传感器故障诊断滤波器。该滤波器可保证量测残差对于故障及增广扰动具有鲁棒性,即满足鲁棒H_∞性能指标。鉴于滤波器参数矩阵不等式不是标准的线性矩阵不等式,提出锥补线性化算法以解决该问题。引入残差评价函数及阈值以判断故障是否发生。仿真数据表明,设计的故障诊断滤波器能够有效估计出系统的故障。残差对于故障及扰动的鲁棒性能指标均小于给定值1.18,证明了设计的故障诊断滤波器具有较好的鲁棒性,验证了设计方案的有效性。     

单自由度超弹性SMA减振结构随机振动控制理论研究

利用形状记忆合金（Shape Memory Alloy,简称SMA）丝的超弹性,提出了一种具有复位功能的阻尼器。在SMA丝的Graesser本构模型基础上,建立了阻尼器恢复力的滑移双线性模型;假定滞回面积相等,提出了恢复力的滑移刚塑性模型以近似简化滑移双线性模型。采用等价线性化法建立了单自由度超弹性SMA减振结构在高斯白噪声激励下的平稳随机振动分析公式。通过一算例,考虑不同激励谱密度和结构阻尼比：比较了等价线性法和蒙特卡罗（Monte Carlo）模拟法计算的结构振动响应（位移标准差和速度标准差）,证明了SMA减振结构随机振动控制理论的有效性;比较了等价线性减振结构和无控结构的动力特性（刚度和阻尼比）和振动响应,说明了SMA阻尼器能提高结构的刚度和阻尼比,因而可有效抑制结构的振动。