一种新的考虑接触角的弓网接触模型

通过考虑弓网滑动接触过程中实际存在的接触角的影响,对Lankarani提出的赫兹接触模型进行修正,提出了一种新的弓网接触模型,并与传统接触模型和Lankarani赫兹接触模型进行对比,辨识了不同接触模型对弓网系统动力学性能的影响。结果表明:与经典接触模型相比,赫兹接触模型考虑了弓网间阻尼的影响,使得后者较前者在高速条件下接触力变化更为平缓;新接触模型与Lankarani接触模型相比,在高速条件下接触力变化更为剧烈,特别是在定位器附近;在高速条件下,弓网间阻尼以及接触角对接触力的影响不可忽略,采用新提出的接触模型进行弓网动力学仿真更为合理。     

城市轨道交通受电弓参数敏度分析及优化设计

为研究城市轨道交通受电弓单参数优化和双参数优化对弓网系统耦合性能的影响,首先建立受电弓-刚性接触网系统动力学模型,根据线路实测数据验证模型的准确性,然后采用接触力随机统计特征作为参数优化的目标函数,对CED125D型受电弓的9 个等效参数进行敏度分析,得到弓头等效质量的敏度评级最高,上框架等效质量及等效刚度次之,下框架等效刚度最低,并给出单参数优化建议。最后分析受电弓弓头3 个等效参数联合变化时的接触力统计特征,结果表明双参数优化能实现比单参数优化更好的弓网耦合性能,该研究可为城市轨道交通弓网系统设计、选型和评价提供参考。     

结构振动AMD控制系统主动控制力特征指标与分析

首先提出了定量化研究结构振动的主动质量驱动AMD(Active Mass Driver)控制系统主动控制力方向等特征的一系列指标,包括表征主动控制力与质量块相对运动速度和相对运动位移等的方向关系、主动控制力与AMD子系统惯性力峰值和均方值的比例关系等指标。其次以一个单自由度结构受AMD系统控制为分析对象,设计三组代表性工况进行数值分析,采用经典线性二次型最优LQR(Linear Quadratic Regulator)控制算法,研究了AMD系统主动控制力特征指标、结构振动控制效果与控制算法参数和系统输入荷载等的相互关系,系统地分析和总结了AMD系统主动控制力特性及其控制效果影响因素。最后基于定量和定性分析结果,得出不能采用半主动变阻尼控制装置取代AMD系统中的作动器来实现主动控制的结论。     

架空刚性悬挂弓网间燃弧现象分析

架空式刚性悬挂已在广州地铁运营9年,弓网间燃弧产生的电气损耗已经造成诸如接触线磨耗异常等问题,本文通过对架空式刚性悬挂上弓网间燃弧原因的分析,对如何减少架空刚性悬挂弓网间燃弧提出建议。     

隔震桥梁地震反应的最优主动控制力特性研究

采用经典二次型LQR主动控制算法,研究隔震桥梁支座处主动控制装置的控制力特性.研究表明:主动控制力主要表现为阻尼力;当采用适当的状态反馈控制向量及控制权矩阵时,主动控制力与支座的速度基本接近线性关系.在此基础上,提出了基于主动控制算法的隔震桥梁最优被动粘滞阻尼器设计方法.被动粘滞阻尼器的最优阻尼系数既可以由LQR的控制增益直接得到,也可以通过线性拟合在实际地震波作用下的主动控制力与速度的关系曲线得到,且二者的结果极为接近.进一步的仿真分析结果表明,优化的被动粘滞阻尼器完全可以达到主动控制的减震效果.     

建筑结构非线性地震反应的△t最优采样线性预测控制

本文讨论建筑结构非线性地震反应的采样红性预测控制，考虑控制力限值和时滞的影响，使结构反应的目标函数在控制力对结构产生作用的采样周期△ｔ内取极小值。求解最优控制力时采用结构的弹性刚度矩阵。编制建筑结构非线性地震反应时程分析程序对有主动拉索控制系统的框架一剪力墙结构进行仿真控制。仿真结果表明，本文提出的△ｔ最估采样线性预测控制有较好的控制效果，无须在线识别结构的非线性参数，具有较强的实用性。     

结构AMD系统的控制力特性

以76层Benchmark钢筋混凝土结构风振控制问题为背景,分析了AMD主动控制的控制力特性,并与结构层间主动控制进行方案比较。首先,在Benchmark问题标准解的基础上提出了基于非降阶模型的AMD控制方案以及结构层间主动控制方案,在两种方案使结构整体响应控制在相同量值的前提下,定量分析比较了各方案的控制效果和控制代价,得出AMD控制方案性价比高的结论。其次,定义了改进的表征主动控制力方向特征的能量指标体系,数值分析比较了各方案主动控制力的方向与能量特征。分析结果表明能量特征指标更好地揭示了结构层间主动控制力为阻尼力的实质。深入分析结果表明:AMD控制将作动器集中使用,以较小的控制力、较大的控制器行程,实现对结构振动的控制能量输入;然而结构层间主动控制方案是以分散于结构各层层间的主动控制作动器,以较大的控制力吨位、相对较小的行程(与层间剪切变形有关)实现对结构振动的阻尼耗能控制。     

斜拉索不稳定振动的主动及半主动控制

研究斜拉索在支座运动激励下参激不稳定振动的主动及主动控制.建立斜拉索的参激振动方程,基于Floquet理论分析其不稳定性.应用LQ控制方法确定最优主动控制力,并按照Bingham模型确定相应于磁流变阻尼器的最优半主动控制力.数值结果表明,对于索不稳定振动的控制效果很显著,且切实可行.     

基于GA优化控制规则的汽车主动悬架模糊PID控制

主动悬架是未来汽车悬架的主要发展方向,它能够根据车身的振动情况主动调整悬架控制力,使悬架处于最优减振状态,关键问题是如何设计控制规则,从而施加最优控制力,达到进一步改善汽车行驶平顺性的目的。针对该问题,以车身垂直振动加速度为控制目标,将遗传算法与模糊PID控制策略相融合,优化了模糊PID控制器的控制规则,采用基于GA优化后的模糊PID控制方法对汽车主动悬架进行控制并建立了Matlab文本与Simulink相结合的联合仿真模型。仿真结果表明,经GA优化后的模糊PID控制下的主动悬架能够很好的减小车身垂直振动加速度,可以进一步提高乘坐舒适性。     

全反馈主动的时间滞后效应

本文针对高层建筑地震反应的主动ＴＭＤ控制，应用最近提出的全反馈主动控制法，详细地探索了主动结构控制中控制力时间滞后对结构地震反应主动控制效果的影响。     

新型高效电磁反力作动器的设计

针对发动机振动主动控制系统设计了一种高性能电磁反力作动器。首先简单介绍了作动器的设计要求以及结构原理,接着对作动器的磁场进行了近似计算,并将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统,计算了作动器的作动力。最后通过Simulink软件对其作动力进行了仿真,并以正弦信号输入对作动器的作动力进行了性能试验。结果表明作动力大,作动器性能良好,这对发动机振动主动控制系统的实现以及开展其他主动控制系统的研究具有非常重要的意义。     

高速列车过隧道对弓网动力学影响分析

为研究高速列车通过隧道时产生的受电弓空气动力学效应对弓网动力学性能的影响,分别建立了受电弓/高速列车空气动力学仿真模型和弓网耦合系统动力学模型。采用滑移网格技术实现了高速列车运动,通过有限体积法求解三维瞬态可压缩Navier-Stokes方程和 两方程湍流模型,计算了列车速度为350km/h通过隧道时受电弓的气动抬升力,对考虑和未考虑列车通过隧道产生的受电弓气动抬升力作用时的弓网动力学响应进行了对比分析。计算结果表明,受电弓气动抬升力在隧道入口和出口时出现峰值,隧道内的气动抬升力较明线上大;通过隧道时产生的受电弓气抬升力变化对弓网接触压力和接触线抬升位移具有显著影响,导致受流质量变差。     

基于光纤光栅传感器的弓网状态监测方案及其验证试验

结合轨道交通列车受电弓与接触网安全监测的实际需求,提出利用光纤光栅传感器进行碳滑板应变变化实时检测,利用应变推导出接触力变化,实现接触力检测,从理论模型和试验测试两方面对监测可行性进行验证,为弓网状态监测提供了一种可行的解决方案。     

新型高效电磁驱动反力作动器的设计及特性研究

设计了一种新型高效电磁驱动反力作动器，进行了作动器的磁场计算，利用Ansys软件对其弹簧刚度进行了分析。建立了作动器的力传递模型，通过Matlab软件对其力传递特性进行了仿真分析。以正弦信号输入对作动器的作动特性进行了试验，结果表明作动力大，作动器性能良好，可以很好适用于各种振动系统的主动振动控制。     

基于主动空气轴承作动器的模糊主动振动控制研究

提出基于主动空气轴承作动器的溜板模糊主动振动控制。在溜板的空气静压支承基础上,以主动空气轴承为作动器,采用模糊控制方法,实现运动中的溜板振动主动控制。在自制的空气静压导轨上用电磁激振器模拟干扰力进行控制实验,取得良好效果。     

主动隔振系统中控制力对结构参数的影响

用有效导纳来描述作动器的控制力，建立FBRE系统主动隔振模型，采用子结构导纳综合法，推导FBRE主动隔振模型振动传递的功率流目标函数。在PID等多种控制策略下，分别探讨了控制力对结构参数的影响，对恰当选择反馈增益参数有指导意义。     

汽车动力总成主动悬置系统分层控制策略研究

针对汽车动力总成主动悬置系统结构特点,考虑作动器动态特性对系统控制精度的影响,提出了一种分层控制方法。在对三自由度1/4车主动悬置系统分析的基础上,推导了悬置系统和电磁作动器控制电路的数学模型,采用分层控制策略对悬置部分和作动器电路部分设计了上、下层控制器。上层悬置控制器采用综合性能较好的LQR控制,并利用遗传算法对其性能指标权重系数进行优化;下层作动器电路部分采用简单实用的PID控制,并利用粒子群算法对其参数进行优化。最后,通过对所设计的主动悬置系统设置两种典型工况进行仿真验证。结果表明:相比于传统控制,按照分层控制策略设计的主动悬置系统能够针对汽车不同工况实施更精确的控制,并且具有较强的鲁棒性和力跟踪性。     

电磁辅助压电致动器设计开发与性能测试研究

传统的压电致动器,受限于压电致动的小行程,通常只能测量较小的范围。研发了一种电磁辅助压电致动器,同时具备电磁式致动器长行程与压电式致动器高分辨率的特点,该致动器包含可动件、导引槽、挠性件、电磁铁、压电元件以及控制电路。首先调整挠性可调预压装置并设定电磁铁电流,使得电磁致动力处于最大静摩擦力与动摩擦力之间;再利用压电组件所产生的微震动,控制可动件与导引槽之间的接触情况在静摩擦与动摩擦之间切换,从而完成长行程(10mm)且高分辨率(1.5μm)的往复运动。实验结果表明该致动器具备出色的定位能力。     

结构主动控制的一体化多目标优化研究

基于Pareto多目标遗传算法提出了结构主动控制系统的一体化多目标优化设计方法,对作动器位置与主动控制器进行同步优化设计.外界激励采用平稳过滤白噪声来模拟,在状态空间下通过求解Lyapunov方程,得到结构响应和主动控制力的均方值.主动控制器采用LQG控制算法来进行设计.以结构位移和加速度均方值最大值与相应无控响应均方值的最大值之比,以及所需控制力均方值之和作为多目标同步优化的目标函数.优化过程还考虑了结构与激励参数对优化结果的影响.最后以某6层平面框架有限元模型为例进行了计算机仿真分析,结果表明所提出的主动控制系统多目标一体化优化方法简单,高效,实用,具有较好的普适性.     

复合作动器复合方式对平台主动隔振影响分析

为实现微隔振平台在较宽频带内的主动控制,将一弹性体和第三代压电致动器相串联,设计了一种复合式压电致动器。将复合致动器应用到微隔振平台,并对其整体建模、控制仿真时发现：弹性体相对于作动器位置不同时,在不同的外扰下对控制力的影响不同。为此,设计了一个针对不同外扰对控制力影响的评价函数,通过不同位置对评价函数影响的仿真,结果表明：当隔振平台系统受直接干扰时,弹性体位置对控制力的影响较大;当平台受地基扰动时,弹性体位置对控制力影响不显著。所以,复合作动器的布置形式取决于外扰的类型,且在实验室环境中,两种布置要达到相同的隔振效果,弹性体在上布置所耗费的能量小于其在下布置时的状态。