不同安装位置下主动阻尼装置对管道振动的控制效果研究

在设备运行过程中，管道经常会产生振动问题，给设备的安全运行带来严重的隐患。针对管道振动问题，采用主动阻尼装置，通过惯性作动器向振动管道系统施加作动力，实现了对管道振动的主动控制。以某化工企业往复式压缩机出口管线25 Hz的振动为例，搭建门型管道振动实验台进行实验，利用SAP2000软件模拟仿真了主动阻尼装置的减振效果。实验研究了惯性作动器在不同安装位置时主动阻尼装置对管道振动的控制效果，探究了惯性作动器的安装位置对管道系统振动控制效果的影响规律。通过对比惯性作动器安装在所选取的4个位置时的减振效果，得出当作动器安装在振动最大的位置上时，主动阻尼装置对管道整体的减振效果最好。     

书本式分布作动器及可控约束阻尼层结构控制的实验研究

利用压电材料的逆压电效应,研制了一种新型压电作动器———书本式分布作动器,讨论了作动器的附加位置,采用比例反馈进行了主动控制试验,通过试验给出了单位电压的控制效果与书本式分布作动器的压电片层数的关系．研究结果表明,书本式分布作动器是一种能在较低驱动电压下产生较大作动力的作动器,它和约束阻尼层结合构成的可控约束阻尼层主被动一体化控制技术对于薄壁结构振动的抑制效果显著,有着较好的工程应用前景     

基于音圈电机的电梯水平振动主动控制仿真

电梯运行中导轨不平引起的水平振动会影响舒适性。为了有效抑制电梯振动,以音圈电机为作动器,使用振动主动控制,建立音圈电机和电梯水平振动的数学模型。布置传感器和作动器的位置,将位移、速度和加速度的比例反馈组合为PID控制器,使用Matlab/Simulink对控制器进行参数整定;并对电梯水平振动主动控制系统进行仿真分析。仿真结果表明在共振频率处的振动位移得到大幅抑制,同时随机振动激励下的振动位移有明显减小。     

振动控制中压电传感/驱动器的位置评估

提出极点偏置ＰＤＬ准则对振动控制中压电传感／驱动器的位置进行评估,ＰＤ准则综合了各阶模态所对应的极点向左偏离虚轴的距离,不仅考虑了各阶模态的阻尼比,确切表达了减振效果,同时判定了稳定性,数值分析表明,ＰＤＬ准则能反映压电元件的位置、数量和尺寸,以及反馈增益、模态截取等一系列因素对主动控制的影响,是较为理想的评估民元件位置的方法。     

非均匀电场下功能梯度压电材料板的振动主动控制

针对传统分层压电构件在连接处较容易破坏的问题,使用功能梯度压电材料板中压电材料组分来实现结构的振动主动控制。提出了一个改进的功能梯度材料特性分布方程,该方程由两个参数独立地控制压电材料总体积分数和沿厚度方向的材料梯度分布形式。基于材料特性在横向的梯度变化,推导了非均匀电场下机电耦合系统的运动方程。在振动控制中,使用速度反馈控制方法获得了有效的主动阻尼。在此基础上,研究了压电材料分布类型、梯度分布指数和压电材料总体积分数对功能梯度压电材料板振动控制的影响。结果表明,功能梯度压电材料板中压电材料分布对振动控制效果有较大影响;通过优化功能梯度压电材料板控制电压的施加位置,可以获得良好的振动抑制效果。     

Active Control Strategy for Offshore Structures Accounting for AMD Constraints

Most of active mass damper systems are designed or installed for the onshore structural response reduction to quite small earthquake or strong wind excitation. When they are applied to offshore structures, they will stop their operations during severe sea state (including strong wind, wave and fluid), For controlling the excessive vibration of offshore structure excited by wave loading, this paper presents a methodology keeping AMD operations even in severe sea state. And the controller was designed by LQG controlal gorithm accounting for the limits of AMD stroke and control input force. In order to investigate the feasibility and effectiveness of the proposed method, a numerical example applied to an offshore platform is presented in this paper. The numerical results demonstrate that the proposed algorithm is effective in reducing the vibration of offshore structure by choosing appropriate feedback gain among several gain candidates based on the AMD limits.     

离心式作动器及驱动系统研究与实现

作动器系统作为直升机结构响应主动控制系统（ACSR）执行元件的重要核心部件,其控制性能 直接关系到振动的抑制效果。本文研制了一套基于永磁无刷直流电机驱动的离心式作动器原理样机,详细 阐述了系统组成及工作原理,论述了作动器输出力频率、幅值和相位的调节方式。依据离心式作动器的原 理建立了偏心块的输出力方程,选取了 MAXON 公司生产的 EC60 flat 411678 无刷电机作为驱动源。设计 了作动器伺服控制系统,针对功率驱动中的隔离 DC/DC、自举二极管、自举电容、电流驱动能力及母线支 撑电容等关键参数进行了详细设计。通过实验验证,电机转速误差最终被控制为 1%以内,位置响应时间 小于 50mS,振动抑制在 0.0015g 以下,取得了较好的控制性能,为离心式作动器系统在直升机平台的应用 奠定了基础。     

圆盘振动的主动控制

应用非接触式的电磁作动器，采用模拟器件设计了一整套圆盘横向振动的主动控制系统，并对圆盘进行了振动主动控制实验．其特点是能发出大的控制力、非接触传感，其中功率放大电路具有响应从直流到交流信号很宽频率的响应范围．该系统结构简单，具有较好的控制效果．     

海洋平台冰振控制试验研究

为了验证磁流变阻尼半主动控制对海洋平台结构冰激振动控制的有效性,针对JZ20-2导管架式海洋平台结构,提出利用橡胶垫和磁流变阻尼器在平台设置隔振层的方案,采用一条实测挤压冰对无控结构、纯隔振结构和磁流变智能隔振结构进行冰激振动控制试验研究.试验结果表明:磁流变半主动控制能有效控制导管架端帽位移和甲板加速度,保证了平台结构的安全度和舒适度,并且能有效降低隔振层位移,满足生产平台采油工艺要求,是一种较好的振动控制方案.     

智能材料在结构振动控制中的应用研究

半主动振动控制系统能较好地克服被动控制和主动控制的缺点,利用智能材料作为结构振动控制的驱动器是土木工程结构振动控制研究的热点问题.应用智能材料对结构振动进行半主动控制可以有效地减少控制过程中所需的外部能量,通过有效地布置半主动控制的驱动元件和合理地确定振动控制算法,能更好地实现对结构振动的有效控制,从而减少地震、强风等自然灾害对建筑物的损害.同时,半主动控制技术的研究也能更好地促使新型智能材料得到广泛的应用.从智能材料的主要物理力学性能、恢复力、外界影响因素等出发,分别综述了电/磁流变流体、磁致伸缩材料、压电材料、形状记忆合金材料、磁控形状记忆材料的应用研究进展,分析了目前存在的主要问题.     

一类柔性耦合复杂系统的振动主动控制

建立了一类柔性基础、刚性设备的复杂系统主动隔振模型,考虑了设备、隔振器、作动器和柔性基础的耦合作用。用有效导纳来描述作动器的控制力,以传输到基础的功率流为目标函数,采用子结构导纳综合法推求主动隔振控制表达式。探讨了PID等主动控制策略,达到了控制系统若干阶模态振动的目的。     

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。     

齿轮齿条式作动器性能分析与试验

为提高车辆悬架系统的减振性能,设计了一种用于车辆主动悬架系统的齿轮齿条式作动器。首先理论分析了作动器响应时间的影响因素,然后推导了作动器主动控制力的计算方法,最后通过台架试验进行了验证。试验结果表明:作动器主动控制力的实际值与理论值之间偏差较小;且与电机的供电电流之间呈现较好的线性关系,与理论分析一致;电流变化的响应时间基本相同;但作动器主动出力的响应时间随电流的减小而增大,分析认为这是由作动器的空程间隙造成的。因此,在作动器的设计过程中应尽量避免或减小空程间隙。     

结构振动的反馈控制

针对结构振动的反馈控制方法，考虑作动器的动态特性，给出保证位移正反馈、速度负反馈和加速度负反馈控制稳定的时延界限和增益幅度．比较了三种反馈方法的优缺点，指出加速度负反馈具有大范围的稳定特性．     

一种磁流变弹性体执行器的联合优化方法研究

磁流变弹性体（magnetorheological elastomer, MRE）执行器作为智能减振应用系统的核心元件,其结构的优化是决定执行器性能上限及系统控制成效的关键。针对目前MRE执行器优化方法及理论研究欠缺的问题,文中面向一款横向隔振的MRE执行器,基于其机械结构和有效磁路,以优越磁控性能、低功耗和快速响应时间为优化目标,提出了一种新的MRE执行器联合参数优化方法。首先,基于MATLAB和COMSOL的联合仿真,将遗传优化算法和电磁有限元分析方法进行有效结合,实现对MRE执行器的优化编程;其次,完成对器件的全局尺寸结构优化设计,使得器件具备优越磁控性能（526.21 mT）、低功耗（44.05 W）及快速响应（5.43 ms）;最后,通过搭建测试系统对优化后装配的MRE执行器进行测试和评估,验证了文中优化方法的可行性和有效性。提出的联合优化方法不仅适用于MRE执行器结构,还可为多领域减/隔振应用的共性MRE器件优化设计提供理论参考。     

结构杠杆式主动调谐质量阻尼器的新控制策略

基于杠杆式调谐质量阻尼器(LT-TMD)的概念，提出了杠杆式主动调谐质量阻尼器(LT-ATMD)的控制策略．利用导出的LT-ATMD结构系统的动力放大系数解析式，讨论了LT-ATMD的动力特性(包括冲程)．数值结果表明，驱动器设置于质量块处LT-ATMD和ATMD具有近似相等的最优阻尼比、调谐频率比、控制效果和冲程．驱动器设置于质量块处LT-ATMD的冲程略大于LT-TMD的冲程，但能明显地提高LT-TMD的控制效果．与ATMD相比，驱动器设置于质量块处LT-ATMD的关键优点是通过移动支撑的位置可以限制弹簧的静力和动力伸长而保持其性能(包括冲程)不变．     

压电陶瓷在车身板件振动主动控制中的应用研究

针对汽车车身低频振动不易控制的问题,将压电陶瓷作为传感/致动元件,主动控制车身板件的振动变形,以抑制或消除车身板件的低频振动。根据致动器控制力分析和车顶棚模态分析的结果,提出了压电传感器和致动器同位对称布置的方案。采用模糊控制算法,设计了振动主动控制器,并搭建了车顶棚振动主动控制实验台。独立模态振动控制试验结果表明,采用压电陶瓷智能结构对车顶棚振动进行主动控制后,压电传感器检测到的电压降低了14%～23%,即有效控制了车顶棚的低频振动。     

受约束悬臂输流管振动的最优控制

使用压电片作为控制执行元件,对具有线性弹簧支承和三次非线性运动约束的悬臂输流管道的振动进行了最优控制·考虑压电片通上电流而产生伸缩后对管道施加的控制力矩,推导出了受控输流管系统的运动微分方程,并利用Galerkin方法对其进行了离散化处理·根据可同时使管道振动变形和控制输入能量达到最小的最优控制原则设计出了最优控制器,同时还对管道受控前后的运动响应进行了数值仿真,以验证该控制方案的有效性·通过比较发现,提出的最优控制方案不但能控制输流管的周期运动,而且对该系统的混沌运动也能进行有效控制·     

悬臂梁的振动抑制研究

该文以一套环氧树脂悬臂梁振动系统为研究对象 ,利用压电陶瓷片的正逆压电效应 ,采用C Builder语言编制控制系统软件界面 ,组建了一套悬臂梁振动控制系统。该系统能进行系统振动模态识别和开环特性测试 ,以及悬臂梁振动系统的独立模态控制。实验时 ,由FFT变换实时求得悬臂梁振动模态 ,根据模态分析法和模态控制法 ,在PPF位置正反馈控制律的基础上设计了独立模态控制算法 ,有效抑制了悬臂梁受到外界瞬时脉冲扰动时引起的一阶、二阶模态振动。     

单层准零刚度浮筏隔振特性分析及混沌化

将准零刚度隔振器应用于船舶机械隔振浮筏,构造单层准零刚度隔振浮筏,建立了系统的6自由度动力学方程,利用数值方法对系统响应进行了分析,并评估了系统的隔振性能。结果表明,当激励幅值较大时,因系统刚度具有非线性,导致力传递率曲线出现跳跃现象,准零刚度隔振浮筏系统的起始频率远低于线性浮筏系统,且隔振效率远高于线性系统。进一步,利用最优时延反馈控制方法对浮筏系统实施了混沌化,对于不同激励频率均可实现混沌化,且激励频率越高越易混沌化。