半主动控制

摘要： 在不同频率特征的地震动作用下,三维隔震单层球面网壳结构隔震层最优阻尼设计不同。文中基于单自由度体系加速度传递率函数,提出一种地震动主频相关的加速度阈值变阻尼半主动控制方法以及地震动主频分区识别方法。基于ABAQUS软件的DLOAD子程序,开展了三维隔震单层球面网壳被动控制与半主动控制有限元计算,对节点加速度、杆件轴力进行了分析。结果表明,DLOAD子程序模拟方法可实现大型工程结构的复杂半主动控制有限元模拟。频率相关加速度阈值变阻尼半主动控制方法可对地震动频率特征快速检测,控制最优阻尼缓慢变化,避免由于阻尼切换造成的结构动力响应的突增现象,对节点加速度以及杆件轴力的控制效果均接近理想最优被动控制。

摘要： 针对近海风机在风、波浪和地震3种载荷作用下的振动控制问题,提出了基于磁流变弹性体(magnetorheological elastomer,MRE)调谐质量阻尼器(tuned mass damper,TMD)的海上风机半主动控制方法。首先,介绍了MRE的变刚度磁致力学特性及面向海上减振需求的MRE-TMD结构设计原理;其次,建立了海上风机-TMD动力学模型,计算了风、波浪及地震激励载荷;再次,应用半主动控制算法跟踪识别风机塔筒顶端响应的频率,实时调节MRE-TMD的刚度,进而对海上风机进行振动控制。通过分析导管架式近海风机在多种载荷作用下的动力响应可知,采用基于MRE-TMD的控制方法能够有效衰减导管架式海上风机在多种载荷作用下的振动响应。与被动TMD相比,MRE-TMD具有较好的减振效果,为海上风机振动控制提供了一种新的解决思路。

摘要： 针对传统隔振器刚度不可调的缺陷,提出了一种新型的基于负刚度调控的半主动隔振器,通过研究绝对位移传递率特性评估其刚度可控性和隔振性能。基于场论和等效磁荷法建立了电磁负刚度的理论计算公式,该公式与激励电流呈现函数关系;由于电磁负刚度计算的复杂性,用最小二乘法对负刚度计算公式进行了近似;基于负刚度的近似表达,建立了正负刚度并联的半主动隔振器,分析了励磁电流对传递率和阻尼率的影响规律。试验验证了线性条件下电流对隔振器传递率作用的规律。

摘要： 一种高效的控制算法是提升半主动减振控制系统性能的关键指标之一。该文在结合限阻尼系数模块、天棚控制算法及地棚控制算法的基础上,依据已有的磁流变减震器,设计并优化了复合天棚控制算法。通过建立垂直方向二自由度运动模型,基于Matlab Simulink平台对不同压缩行程、复原行程二维阻尼系数赋值仿真实验,得到最优阻尼系数区间,从而搭建复合天棚控制算法的限阻尼系数模块;进而对控制算法进行赋值迭代仿真,实现对复合天棚半主动控制算法阻尼系数的优化。基于时域路面激励的仿真结果表明,改进的复合天棚控制算法不仅克服了传统天棚控制无法有效抑制非簧载质量振动的缺点,且相比被动控制策略有效减少了加速度均方根值、相对动载荷均方根值及动挠度均方根值,可提升滑跑过程舒适性与操纵稳定性。

摘要： 为了验证MR阻尼器在强迫振动下对拉索进行半主动控制的效果,本研究采用RD-1005-03型MR阻尼器,以通用设计曲线为基础,并基于Simulink系统编制半主动控制算法程序框图,实现正弦荷载强迫振动下的拉索MR阻尼器系统的半主动控制仿真。根据所提出的半主动控制算法,计算拉索-MR阻尼器系统的动力响应。最后,结合各测点处加速度的均方根值,评价半主动控制的效果。

摘要： 为了实现磁流变(MR)阻尼器高可靠性和高精度的阻尼力跟踪控制,克服基于逆向动力学模型的前馈控制易受模型误差和外界干扰影响的问题,提出结构简单、实现容易的无模型前馈/反馈复合控制(MFFFFBC)方法.利用磁流变液减振器阻尼力连续可调的特点,将磁流变阻尼器控制器前一时刻的控制量进行采样保持作为前馈控制器,以避免建立复杂的磁流变阻尼器逆向动力学模型.利用期望阻尼力与实际阻尼力之间的跟踪误差信号构建反馈控制器对前馈控制量进行实时修正,利用饱和函数对控制电压进行限幅,以避免控制电压高频振荡.试验结果表明,在MFFFFBC控制下输出电压连续光滑变化,与经典的基于Heaviside阶跃函数的控制相比,采用本研究所提出的控制策略,黏性阻尼力和摩擦阻尼力的跟踪误差分别减小了21.98%和26.64%.

摘要： 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.

摘要： 针对主动悬架的高能耗问题,设计了一种混合电磁悬架双向馈能半主动控制系统。首先,建立了悬架的二自由度机-电耦合模型,设计了双向馈能电路,提出了天棚算法和滞环电流控制相结合的悬架半主动控制系统,并基于随机振动理论和阻尼耗散机理,推导了其动力学和能量性能指标。其次,分析了被动阻尼和负载电阻对悬架动力学性能和能量性能的影响规律,优化了被动阻尼系数和电阻尼系数。最后,搭建了控制系统仿真模型,仿真结果表明,该系统能将电磁器件产生的电能存储在直流蓄电池中,并能利用存储的电能连续调节电阻尼力来改善悬架舒适性和平顺性,显示了低能耗控制特性。

摘要： 针对车辆二系悬挂系统阻尼力并不能适应性地衰减由高速化、轻量化导致的车体振动激增,致使乘坐舒适性恶化等问题,提出一种基于模糊控制的轨道车辆二系悬挂参数半主动控制策略,通过Simulink和Simpack联合仿真分析,进行半主动控制优化,得出优化后的阻尼力,此研究为有效地降低车辆横向、垂向振动,提高车辆运行品质的相关研究提供参考。

摘要： 基于磁流变液在磁场下由流体变为粘塑性体的特性,磁流变(magnetorheological,MR)阻尼器可以通过很小的外部电流(20~50 W)提供可观的阻尼力,是一种重要的半主动控制装置。PID控制是振动控制领域应用最早的控制算法之一,为实现其在结构振动控制中的应用,文中在传统PID控制的基础上,提出了一种仿人智能PID控制算法,用于磁流变阻尼结构的振动控制。所提出的算法可以根据输入信息来识别被控系统所处的状态、动态特征及行为,并模仿人的智能控制决策行为来控制MR阻尼器的输入电压。为评估该方法的性能,以一个3层框架为例,分别对无控制、被动控制(Passive-off/Passive-on)、PID控制、仿人智能PID控制以及理想主动控制下的减震效果进行对比分析。结果表明:基于MR阻尼器的仿人智能PID控制对建筑结构的振动控制效果较好,超过了2种被动控制和传统PID控制,而且在某些方面可以达到甚至超过理想主动控制的性能。

摘要： 据统计近半数的航天器发射失败或航天器故障是由于航天器在发射过程中,因结构振动或声激振动等环境载荷产生的动力过载而引起的.本项目针对航天器整体多维隔振系统,重点进行了多维隔振平台的创新设计以及隔振平台控制策略和方法等研究.基于磁流变阻尼器设计变阻尼变刚度控制策略,实现隔振半主动控制,搭建了隔振实验平台并进行实验验证.本项目研究对我国航天工程的实施具有十分重要的理论和工程意义.

摘要： 基于ANSYS软件平台功能建立嘉绍大桥的有限元基准模型,对嘉绍大桥进行输入方式为1(纵桥向)+0.85(横桥向)+0.65(竖桥向)的地震作用分析,采用MATLAB对MR阻尼器半主动控制系统进行设计,最后基于ANSYS和MATLAB相互调用的基础上对模型进行基于模态控制算法结合限界Hrovat最优控制的半主动振动控制模拟.针对于控制算法不同α、β参数进行控制效果参数优化分析,并分别制定7种不同控制方案.分析结果表明嘉绍大桥整体响应控制效果随控制代价即磁流变阻尼器个数的增大而增大,但是当控制代价超过一定数值时,控制效果随控制代价增大而增大的幅度越来越小.充分分析不同控制方案的控制效果及控制代价,得出最优控制方案及控制参数.

摘要： 磁流变(MR)阻尼器具有智能阻尼可控特性,已经较为广泛地应用于桥梁、房屋、海洋平台等结构体系中,但是,应用MR阻尼器对大跨空间网壳结构进行半主动控制的研究较少.本文基于线性二次型(LQR)经典最优控制算法及限界Hrovat最优控制算法,采用Matlab/Simulink构建空间网壳的半主动控制系统,并对一典型双层柱面网壳进行仿真分析,验证该半主动控制策略对于空间网壳结构的适用性。

摘要： 在利用ADAMS软件建立4动4拖208个自由度动车组模型的基础上,结合Matlab对整列高速动车组模型悬挂系统进行半主动控制联合仿真,分别从半主动控制减振效果、各车辆之间性能比较和连挂车辆数对系统性能的影响等几个方面对高速动车组进行分析.仿真结果显示:基于天棚阻尼原理的半主动控制可以在大幅提高动车组运行平稳性的同时,减小轮对脱轨系数和轮重减载率.在半主动控制下,所有指标均低于国标中的规定,车辆运行平稳性指标最高可降低20.16％,头车附近的脱轨系数和轮重减载率降低较尾车明显,最高降幅可分别达到49.24％和44.86％.随着连挂车辆数的增加,中间车辆的运行平稳性指标变化较头尾车大,车轮脱轨系数除3号和7号车辆外,轮对轮重减载率除4号车辆外,其余车辆的变化均比较大.

摘要： 大跨茺人行桥在人行激烈下发生振动，其振动频率受人群质量的影响而发生较大幅度的改变。MTMD对人行桥减振效果会随覆盖频率的加宽而下降。为此，本文提出了可调质量TMD对人行桥实施半主动控制方法。数值仿真分析表明：在人行桥结构振动频率发生较大变化时，通过调节TMD的质量，可保证其对人行桥的调谐减振效果。

摘要： 以由磁流变阻尼器与钢丝绳隔震器组成的半主动—被动组合隔震系统为研究对象，基于双态控制策略，根据不同的控制目标，提出了被隔结构加速度响应控制方法、被隔结构VDV响应控制方法和人体传递能响应控制方法三种半主动控制方法。利用这三种控制方法，分析了组合隔震系统在爆炸冲击环境下的动力响应，并与零电流无控制组合隔震系统和纯被动隔震系统的控制效果进行对比研究。

摘要： 本文采用数值仿真的方法对基于磁流变阻尼器的高速动车组半主动控制系统中的时滞进行了研究。将高速动车组半主动控制系统的时滞按照产生机理不同分为采集时滞和执行时滞两类。利用ADAMS/Rail建立了时速300公里级高速动车组模型，并提出了一种改进型半主动控制策略。采用ADAMS-Matlab联合仿真的方法，对两类时滞影响下的半主动控制效果进行了仿真分析。结果发现，改进型半主动控制的抗时滞能力明显高于天棚阻尼控制。

摘要： 本文应用神经网络技术建立了磁流变阻尼器的逆向模型，该模型含有4个输入神经元、1个输出神经元和15个隐层神经元。利用Bouc-Wen修正模型数值仿真生成数据，然后采用Levenberg-Marquardt法和OBS优化策略对逆向模型的结构进行训练和修剪。最后，将所建的磁流变阻尼器逆向模型应用于1/4车悬挂模型中进行半主动控制的仿真分析。结果表明，所建立和优化的逆向模型可以准确地预测所需电流指令，应用于半主动控制中的效果明显。

摘要： 结合磁流变(MR)阻尼器与调谐液柱阻尼器(TLCD)特点,研制具有半主动控制性能的磁流变式调谐液柱阻尼器(MR-TLCD)。基于Bingham模型,设计旋转剪切式MR阻尼器;依据Lengrage方程,建立带有阻尼比修正系数的MR-TLCD、MR-TLCD与单自由度(SDOF)结构耦合动力方程。从耗能受力角度,分析该系统的简单双态控制算法。制作SDOF结构与MR—TLCD系统的半主动控制试验装置,实现系统的简单双态控制的半主动控制试验。从SDOF结构的位移峰值、MR-TLCD峰值响应、结构时程曲线对比、MR-TLCD半主动控制实时阻尼力方面,分析半主动控制算法的实时试验效果。结果表明MR-TLCD半主动控制装置具有明显的减振效果,在简谐荷载作用下,结构位移峰值和加速度峰值减振百分比达45％。

摘要： 本文将分数阶微积分理论应用于滑模观测器的设计,提出了分数阶滑模观测器的设计方法,数值结果显示该方法比传统的滑模观测器具有收敛快、稳定性好和抖动小的优点。最后将此观测器应用到车辆悬架的半主动控制中，半主动控制采用分数阶“天棚阻尼”控制策略，仿真结果验证基于分数阶滑模观测器的悬架主动控制是有效和完全可行的。

摘要： 本发明公开了汽车领域中无外界动力源的半主动/主动复合控制悬架及控制方法，将液压油缸与弹簧并联后连接于簧载质量和非簧载质量之间，各油路包括有油箱、增压包、电磁控制阀、馈能功率调节器和蓄能器；控制单元接受速度与加速度传感器组及压力传感器反馈的悬架状态及蓄能器的能量状态信息后计算悬架控制力；当控制力方向与簧载质量相对于非簧载质量速度反向时为半主动能量反馈工作模式，将悬架间的振动能量转化为液压能并储存在蓄能器中备用；当控制力方向与簧载质量相对于非簧载质量速度同向时为主动减振工作模式，将半主动能量反馈工作模式下反馈所得的液压能输入到悬架间实现无需外界动力源的主动减振，悬架性能可靠，使用寿命长。

摘要： 本发明提供了一种半挂汽车列车精确转向和制动稳定性的半主动油液分流型控制装置和方法，包括液压系统、机械弹性连接装置、电子控制系统等，液压系统包括左液压缸、右液压缸、液压泵、电机、液压集成块、储油罐、左液压缸、右液压缸的活塞杆上分别套有一个圆柱螺旋弹簧；机械弹性连接装置包括滚轮和滚槽、滚轮固定在左、右液压缸末端，滚槽两端固定连接空心半球形弹性橡胶垫；电子控制系统包括微处理器、牵引车方向盘转角传感器、铰接角传感器。本发明可以解决半挂汽车列车高速时的横向摆振，精确转向和制动折叠问题。

摘要： 本发明公开了用来控制机动车辆的侧倾的一种侧倾控制执行器、一种侧倾控制系统及一种侧倾控制策略。执行器包括连接在车辆的簧下部分与车辆的簧上部分之间的选择性锁。系统包括这种执行器。策略包括利用锁定和解锁阈值控制这种执行器的锁定状态。

摘要： 本发明涉及新能源与建筑工程技术领域，尤其涉及集被动、半主动和主动控制为一体的高效新能源振动控制器。该高效新能源振动控制器，包括多腔梁、蓄电池组件、绕线式磁性装置、阻尼压电装置和惯性质量组件。绕线式磁性装置包括连接杆、缠绕在连接杆底端的电磁线以及设置在惯性质量组件底端的磁性箱体，连接杆的顶端与多腔梁的底部固定连接，连接杆的底端穿过惯性质量组件上的中心通孔设置在磁性箱体内，磁性箱体内具有磁场，阻尼压电装置套设在连接杆的外壁，阻尼压电装置和绕线式磁性装置均与蓄电池组件电连接。由此，使得高效新能源振动控制器具有抑制振动的能力强、可靠性强、能源利用率高且所占空间小，适用范围广的特点。

摘要： 本发明公开了汽车领域中无外界动力源的半主动/主动复合控制悬架及控制方法，将液压油缸与弹簧并联后连接于簧载质量和非簧载质量之间，各油路包括有油箱、增压包、电磁控制阀、馈能功率调节器和蓄能器；控制单元接受速度与加速度传感器组及压力传感器反馈的悬架状态及蓄能器的能量状态信息后计算悬架控制力；当控制力方向与簧载质量相对于非簧载质量速度反向时为半主动能量反馈工作模式，将悬架间的振动能量转化为液压能并储存在蓄能器中备用；当控制力方向与簧载质量相对于非簧载质量速度同向时为主动减振工作模式，将半主动能量反馈工作模式下反馈所得的液压能输入到悬架间实现无需外界动力源的主动减振，悬架性能可靠，使用寿命长。

摘要： 本发明提供了一种半挂汽车列车精确转向和制动稳定性的半主动油液分流型控制装置和方法，包括液压系统、机械弹性连接装置、电子控制系统等，液压系统包括左液压缸、右液压缸、液压泵、电机、液压集成块、储油罐、左液压缸、右液压缸的活塞杆上分别套有一个圆柱螺旋弹簧；机械弹性连接装置包括滚轮和滚槽、滚轮固定在左、右液压缸末端，滚槽两端固定连接空心半球形弹性橡胶垫；电子控制系统包括微处理器、牵引车方向盘转角传感器、铰接角传感器。本发明可以解决半挂汽车列车高速时的横向摆振，精确转向和制动折叠问题。

摘要： 本发明属于土木工程结构振动控制的半主动控制领域，具体涉及一种用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置和Bang‑Bang半主动控制方法。一种用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置包括齿条、齿轮、第一棘轮、第二棘轮和拨杆；齿条上设有第一拨块；齿轮啮合在齿条上；第一棘轮的棘齿布设方向与第二棘轮的棘齿布设方向相反；拨杆能够接通或者断开阻尼器开关；拨杆上设有第一棘爪、第二拨块和第二棘爪；在齿条往复运动过程中，第一棘爪能够顶住第一棘轮的棘齿，第二棘爪能够顶住第二棘轮的棘齿，第二拨块与第一拨块能够发生干涉。用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置的结构简单可靠，且不含用电设备，不需要外接电源，能够适应恶劣的工作环境，解决因供电保障困难而影响施工的问题。

摘要： 本发明公开了一种馈能型半主动悬架系统的半主动控制方法，通过天棚加地棚的悬架阻尼半主动控制策略得到直线电机所需输出的理想电磁阻尼力Fref，理想电磁阻尼力Fref除以电磁阻尼系数ki便得到所需的参考电流iref，通过电流传感器采集电机绕组中的实际电流值ireal，将参考电流iref与实际电流值ireal的差值e及差值变化率ec，输入到模糊‑PI混合控制器，模糊‑PI混合控制器输出两路脉冲信号控制半主动控制回路中的MOS管的开关，实现半主动控制。

摘要： 本发明属于土木工程结构振动控制的半主动控制领域，具体涉及一种用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置和Bang‑Bang半主动控制方法。一种用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置包括齿条、齿轮、第一棘轮、第二棘轮和拨杆；齿条上设有第一拨块；齿轮啮合在齿条上；第一棘轮的棘齿布设方向与第二棘轮的棘齿布设方向相反；拨杆能够接通或者断开阻尼器开关；拨杆上设有第一棘爪、第二拨块和第二棘爪；在齿条往复运动过程中，第一棘爪能够顶住第一棘轮的棘齿，第二棘爪能够顶住第二棘轮的棘齿，第二拨块与第一拨块能够发生干涉。用于实现Bang‑Bang半主动控制的装置的结构简单可靠，且不含用电设备，不需要外接电源，能够适应恶劣的工作环境，解决因供电保障困难而影响施工的问题。

摘要： 本发明公开了一种馈能型半主动悬架系统的半主动控制方法，通过天棚加地棚的悬架阻尼半主动控制策略得到直线电机所需输出的理想电磁阻尼力Fref，理想电磁阻尼力Fref除以电磁阻尼系数ki便得到所需的参考电流iref，通过电流传感器采集电机绕组中的实际电流值ireal，将参考电流iref与实际电流值ireal的差值e及差值变化率ec，输入到模糊?PI混合控制器，模糊?PI混合控制器输出两路脉冲信号控制半主动控制回路中的MOS管的开关，实现半主动控制。