基于智能優(yōu)化的工程振動(dòng)控制策略及傳感器優(yōu)化布置研究.pdf

1、振動(dòng)控制技術(shù)已在我國(guó)機(jī)械制造、航空航天、軍事、科研等領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用，振動(dòng)問(wèn)題與現(xiàn)代設(shè)備的使用密切相關(guān)，可按照設(shè)備與振動(dòng)的關(guān)系，分為動(dòng)力設(shè)備和振敏設(shè)備，前者考慮大型設(shè)備產(chǎn)生有害振動(dòng)對(duì)周?chē)h(huán)境的干擾，后者考慮外界輸入振動(dòng)對(duì)精密設(shè)備產(chǎn)生的影響。
　　目前，系統(tǒng)地對(duì)上述兩類(lèi)工程設(shè)備的振動(dòng)控制研究還不充分，還沒(méi)有形成一套成熟的、完整的理論體系。我國(guó)現(xiàn)有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《隔振設(shè)計(jì)規(guī)范》也僅是規(guī)定了單級(jí)無(wú)控隔振計(jì)算模型，沒(méi)有考慮該模型在實(shí)際使用過(guò)程中的

2、不足，且不考慮控制能源輸入，使其在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中很難達(dá)到理想的隔振效果。
　　本文將在現(xiàn)有隔振理論的基礎(chǔ)上，結(jié)合先進(jìn)的控制思想，以新穎的群智能優(yōu)化算法——粒子群優(yōu)化算法（Particle Swarm Optimization, PSO）為主線，開(kāi)展動(dòng)力設(shè)備、振敏設(shè)備的振動(dòng)控制策略研究;理論與實(shí)際相結(jié)合，基于磁流變阻尼器，開(kāi)展實(shí)用的振動(dòng)控制方法研究;針對(duì)設(shè)備所安置的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式，開(kāi)展傳感器優(yōu)化布置研究。完成的主要研究工作和成果總結(jié)如

3、下:
　　(1)無(wú)控隔振策略研究。在動(dòng)力設(shè)備、振敏設(shè)備無(wú)控隔振體系傳遞率推導(dǎo)和動(dòng)力學(xué)分析的基礎(chǔ)上，將多目標(biāo)粒子群優(yōu)化算法（Multi-objective PSO，MOPSO）引入，以一種新穎的方式揭示了兩級(jí)體系較單級(jí)體系的無(wú)控隔振優(yōu)勢(shì)。
　　(2)最優(yōu)主動(dòng)控制策略研究。將PSO和MOPSO引入到動(dòng)力設(shè)備、振敏設(shè)備的最優(yōu)主動(dòng)控制研究之中，分別提出了PSO-PID，PSO-LQR，PSO-LQG，PSO-H∞以及MOPSO-H2

4、/H∞主動(dòng)控制策略;針對(duì)智能控制代表——模糊邏輯控制，引入變論域控制技術(shù)，提出了PSO-VUFLC主動(dòng)控制策略;此外，在PSO單目標(biāo)控制輸出的基礎(chǔ)上，提出了一種基于MOPSO的多目標(biāo)控制輸出主動(dòng)控制策略。
　　(3)磁流變阻尼器（Magneto-Rheological Damper, MRD）阻尼力模型研究。以MRD力學(xué)試驗(yàn)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，提出了一種可精確預(yù)測(cè)MRD出力的6段3次多項(xiàng)式模型，并提出MRD使用的開(kāi)環(huán)控制策略。
　　

5、(4)等效實(shí)現(xiàn)的半主動(dòng)控制策略研究?；谔岢龅腗RD模型，開(kāi)展了動(dòng)力設(shè)備、振敏設(shè)備的等效半主動(dòng)控制研究，實(shí)現(xiàn)了對(duì)非線性阻尼力以及半主動(dòng)變阻尼控制力的完美追蹤;此外，基于MRD的半主動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)最優(yōu)主動(dòng)控制效果的完美“復(fù)制”，即可用MRD體系代替復(fù)雜的主動(dòng)控制體系。
　　(5)“設(shè)備-結(jié)構(gòu)”振動(dòng)控制策略研究?？紤]設(shè)備-框架結(jié)構(gòu)的共同作用，將調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Tuned Mass Damper，TMD)/主動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Activ

6、e TMD，ATMD)控制技術(shù)引入并成功應(yīng)用，ATMD所用主動(dòng)控制策略即為本研究所提出的最優(yōu)主動(dòng)控制策略;并基于提出的MRD模型及開(kāi)環(huán)控制策略，提出了可等效實(shí)現(xiàn)最優(yōu)ATMD控制效果的半主動(dòng)調(diào)諧質(zhì)量阻尼器(Semi-Active TMD，SATMD)策略。
　　(6)傳感器優(yōu)化布置策略研究?；趥鞲衅鞯母怕侍綔y(cè)模型，提出了一種離散粒子群優(yōu)化(Discrete PSO，DPSO)算法，有效地解決了平面結(jié)構(gòu)以及空間結(jié)構(gòu)的傳感器優(yōu)化布置問(wèn)