一种嵌套式X型结构的高阻尼隔振器性能研究

在不减小刚度的情况下,为了实现隔振器高阻尼输出的隔振目标,首次提出一种基于嵌套式X型结构的高阻尼隔振器.在建立隔振系统动力学模型基础上,首先,给出了隔振系统的等效阻尼,并研究其非线性变化特性.然后,采用谐波平衡法给出了隔振系统的力传递率.以力传递率为基准,对隔振器系统的减隔振性能以及设计参数的灵敏度进行了分析.最后,通过实验验证了理论模型的有效性和解析结果的准确性.结果表明,与常规线性隔振器相比,采用相同设计参数的嵌套式X型结构高阻尼隔振器可大幅度提高系统输出阻尼,并且其隔振特性可通过各个设计参数灵活调整.相关研究成果可为高阻尼隔振器的设计与应用提供理论依据.     

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。     

基于遗传算法的负刚度装置轨道方程优化

目的对一种轨道式负刚度装置(NSD)的关键部件进行优化设计,研究其优化后控制效果.方法采用遗传算法对NSD的轨道母线方程进行优化设计.选取影响装置力学性能的两个关键参数进行优化;以舒适性和安全性为指标,设计了兼顾二者的优化目标函数.采用与适应性相关联的交叉和变异算子,既能保护种群中优良个体不被破坏,又能提高其收敛性.在智能隔振Benchmark模型中对其控制效果进行优化.结果经优化得出最优幅值A=0.477 4 m,ω=2.406 8,并计算出位移减震率为24%,加速度减震率为1.6%.结论遗传算法优化能够大幅提高NSD装置的控制效果,进一步降低结构在地震下的位移响应,确保结构的安全性.     

有源隔振系统传递率数值计算方法研究

研究了有源隔振系统传递率数值计算的一般方法，克服了传统解析法适用范围小的缺点．对于各种复杂的有源隔振系统，利用它可以方便地求出系统的传递率．这不仅可为引力波探测中隔振的研究提供指导，也可用于其他领域的隔振实验．     

有源隔振系统传递率数值计算方法研究

研究了有源隔振系统传递率数值计算的一般方法，克服了传统解析法适用范围小的缺点，对于各各复杂的源隔振系统，利用它可以方便地同系统的传递率，这不仅可为引力 波 隔振的研究提供指导，也可用于其他领域的隔振实验。     

基于整车的动力总成悬置系统多目标稳健优化

针对6自由度动力总成悬置系统分析振动响应不足的问题,文章在Matlab中建立了基于整车基础的动力总成悬置系统13自由度模型,并通过模态试验进行了验证;考虑到能量解耦法的固有缺点,提出以提高能量解耦率和悬置隔振率为稳健性目标函数,基于多目标粒子群算法对悬置系统进行隔振优化。仿真和试验结果表明,基于该方法的悬置系统隔振优化在提高悬置系统能量解耦率的同时,发动机悬置的隔振率也得到不同程度的提高。     

多目标优化的模糊解法中目标权重的处理方法

配合多目标优化的模糊解法，提出一种多目标优化中目标权重的处理方法：即不赋予各目标以相应的权数，而是针对各单目标模糊最优解，选取不同的隶属函数类型和调整隶属函数中的参数，来达到调整各目标权重的目的，研究不同的隶属函数类型及其参数对多目标最优解的影响规律，给出了具体算例。     

强非线性主动隔振系统的运动响应及传递率

建立了主动隔振体的非线性动力学方程,即有阻尼受迫振动Duffing方程;对求解强非线性自治系统的能量迭代方法加以改进,将其用于求解强非线性非自治系统,得到了主动隔振系统周期运动响应的解析表达式和振幅-频率关系曲线,并按新振动传递率定义研究了振动传递率与频率的关系.应用这一方法,获得了精度较高的周期解表达式、振幅与频率关系曲线以及位移传递率与频率关系曲线;得到了主动隔振问题的有关结果:对于非线性硬弹簧系统(α＞0),随着非线性项系数增大,共振的振幅虽然减小,但传递率增大,故隔振效果较差;对于非线性软弹簧系统(α≤0),随着非线性项系数的绝对值增大,共振的振幅减小,同时传递率也减小,故非线性软弹簧系统(α≤0)具有较好的主动隔振.     

变杆长X形结构隔振系统动力学特性研究

针对传统三参数隔振器谐振段与高频段的隔振效果不能同时保证的问题,提出了一种将几何非线性特征变杆长X形结构隔振器的模型. 该模型采用谐波平衡法建立动态响应解析模型,并且将解析解与时域数值解和多体动力学软件Adams得到的仿真数据进行对比,证明解析解正确. 在此基础上,分析了变杆长X形结构隔振系统的等效刚度系数、等效阻尼系数、力传递率和多频稳态激励条件下传递到基础的动态力以及关键设计参数对隔振系统传递特性的影响. 结果表明变杆长X形结构隔振系统等效刚度和等效阻尼呈单调递增变化;变杆长X形结构隔振系统谐振峰值显著减小且频率未发生变化,对应时域力响应也呈现出相同的变化特征.      

含分数阶车辆悬架非线性振动最优化控制

针对含两类分数阶微分项的悬架系统非线性振动,提出一种最优化控制方法,并得到最优反馈控制参数的取值范围。以一个带有两类分数阶微分项的非线性单自由度悬架系统为控制对象,引入线性控制参数,采用平均法得到系统的近似解,导出系统的幅频响应特性。分析系统作周期振动的定常解的稳定性,在保证系统存在稳定解的前提下,得到反馈控制参数的取值范围。分别以悬架系统的衰减率和稳定的反馈控制参数取值范围作为最优化控制的目标函数和约束条件,利用最优化方法得到最优反馈控制参数。研究了激励幅值及分数阶微分的变化对反馈控制参数的影响。仿真结果表明:引入控制参数能有效减小悬架系统的主共振幅值,减弱或消除其非线性振动特性;不同的分数阶阶次会对控制参数产生影响,进而影响系统的振动控制效果,其作用不可忽视。研究结果为悬架系统的优化设计提供了理论依据和设计参考。     

控制学科在环的主动悬架多学科设计优化

基于多学科设计优化的思想,提出一种控制学科在环的多学科设计优化方法,将控制学科纳入系统的优化回路内,可以充分考虑系统的结构设计和控制学科之间的协同作用,以实现更好的整体优化效果.以主动悬架的设计优化为例,建立了1/4车辆主动悬架模型和LQG控制器模型,并基于多学科可行法的优化框架,进行多学科分析,对结构参数和控制器参数同时进行优化.优化结果表明,该方法能协调悬架动力学和控制学科之间的耦合关系,获取整体最优解.优化后的主动悬架在保证悬架工作空间和轮胎变形在一定的范围内,且不消耗更多能量的前提下,使车身加速度均方根值降低了27%.      

新风直接供冷空调系统的设计与运行优化

作者提出的新风直接供冷空调系统的最佳形式,对3种可能方案进行分析并做深入的讨论．确定系统的最佳形式就是系统的设计与运行优化组合的问题．而从节能的角度进行系统的优化,则是通过解决函数寻优问题,使运行能耗为最小．以设计优化与运行优化相结合的思想,建立了空调系统的风机能耗优化模型．该模型以供冷期能耗最小为目标函数,以系统的运行风量作为供冷期所需风量,以各子系统风量不大于其最大风量为约束条件,采用遗传算法进行系统的优化,得到了系统的最优设计与运行方案。     

计及能耗经济性和电池寿命的PHEV能量管理策略优化

针对一款混联式双电机插电混合动力汽车,建立了整车动力学模型和电池寿命衰减模型,同时为反映电池温度对电池寿命的影响,建立了电池温度模型;考虑能量管理控制对能耗经济性和电池寿命衰减的影响,制定了一种多模式逻辑规则能量管理策略,并分析了控制参数变化对能耗经济性和电池寿命的影响。建立包含等效油耗和电池寿命衰减的多目标优化模型,基于多目标改进遗传算法对能量管理策略控制参数进行优化,优化结果表明：基于本文插电式混合动力汽车能量管理策略的优化方法得到的控制参数Pareto最优解集兼顾了插电式混合动力汽车的能耗经济性和电池寿命,可以得到多组不同的控制参数优化解,为能量管理策略的设计应用提供了多种可供选择的方案。     

基于模糊遗传算法的工业过程控制参数优化研究

针对复杂工业过程控制要求多样性、控制参数难调整的问题,提出了一种控制参数优化方法.其中,利用模糊评判方法设计了模糊适应度函数以改进标准遗传算法,把控制要求分解成多个对控制结果模糊评判的因素,由于其具有不同权重,因此控制结果与控制要求的接近程度就转化成了对遗传算法中个体(控制参数)的适应度.应用该算法优化了生物发酵罐温度控制器的控制参数,实验表明,控制器的控制精度、温度变化平稳性、能耗、电磁阀开关频率等指标均得到了改善,能够较好地解决复杂工业过程中控制参数优化的问题.     

基于PSO差分-共射负反馈放大电路参数的自适应优化

采用粒子群优化(PSO)算法, 以互阻增益和共模抑制比乘积对输出电阻的比作为适应度函数, 对差分\|共射两级直接耦合负反馈放大电路中的电阻值进行自适应优化.  优化结果表明, 对互阻增益和输出电阻分别限制时, 它们均趋于设定值的底限, 使适应度函数最大, 以符合算法要求, 从而可根据工程对放大器指标的不同需求, 改变适应度函数, 找到最佳电路参数.  经EWB软件仿真, 反馈放大器互阻增益与优化理论计算的最大相对误差为0.515％.      

采用量子粒子群优化算法的风荷载作用下伞形膜结构形态优化设计

为获取具有最优性能的张拉膜结构的形态,基于量子粒子群优化算法,开展伞形膜结构在风荷载作用下的形态优化设计.以矢跨比和脊索拉力作为优化变量,将应变能、应力波动系数和最大支座反力作为优化目标建立多目标优化模型. 通过分配系数法构造适应度函数,并以适应度函数为评价标准进行优化计算;然后,通过与粒子群优化算法优化结果的比较,证明量子粒子群优化算法的有效性和优越性.结果表明:风荷载作用下的最优伞形膜结构形态的脊索拉力、膜预应力和跨度之间的比值系数约为0.77,最优结构矢跨比为0.33~0.41,最优值主要集中在0.35左右.     

基于质量功能展开方法的电动静液作动器设计参数优化

提出了基于QFD(质量功能展开)的优化设计方法,以EHA(电动静液作动器)能耗最小和作动筒质量最轻为目标,满足强度约束条件,定义EHA系统的参数关系矩阵(PRM),建立其优化设计模型.以某型EHA设计参数为例,应用遗传算法进行了优化.优化后的EHA质量减轻23.57%,能耗降低36.46%.优化结果表明,该设计方法值得在EHA设计中推广应用.     

换电机器人举升系统结构及控制参数集成优化

为提升纯电动汽车换电机器人续航能力,提出一种面向节能的换电机器人举升系统结构及控制参数集成优化方法。首先,对换电机器人举升系统结构参数进行初步匹配;其次,设计滑模变结构控制器,建立举升系统举升过程的能耗模型;然后,建立以举升系统能耗和角位移稳态误差为目标的优化模型,并利用多目标优化算法进行求解以获得举升能耗和角位移误差最优的结构和控制参数组合;最后,通过实验验证优化结果的可靠性。结果表明,经集成优化后稳态误差降低了53.68%,举升系统能耗降低了10.93%。     

面向无线传感器网络的自适应模糊神经拓扑控制算法

为有效控制无线传感器网络节点能耗,提出一种自适应模糊神经控制系统,并设计基于自适应模糊神经拓扑控制算法——AFNTC.该算法中模糊控制器参数由人工神经网络训练后获得,且通过反馈、循环的方式,不断调整节点的通信范围控制节点传输功率,从而使节点实际能耗接近预设的期望值,延长网络生命周期.实验结果表明,AFNTC算法能达到节点能耗可控的目的,相比模糊控制的拓扑控制(FCTP)算法和局部平均(LMA)算法,具有更低、更稳定的节点平均耗能.