含滯回非線性作動(dòng)器的隔振系統(tǒng)研究.pdf

1、隔振控制是振動(dòng)控制一個(gè)重要分支，隔振控制理論與技術(shù)日趨成熟并得到了廣泛應(yīng)用。近年來，隨著隔振控制要求的提高以及新型作動(dòng)器的出現(xiàn)，作動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性及非線性問題給控制器設(shè)計(jì)與綜合所帶來的困難與挑戰(zhàn)已開始被國內(nèi)外學(xué)者所重視，其中滯回非線性是最為棘手的一類非線性。本論文在國家自然科學(xué)基金（10472073）“含可控滯后元件非線性系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)行為控制研究”和河北省自然科學(xué)基金（E2005000507）“基于可控滯后元件振動(dòng)控制系統(tǒng)的魯棒穩(wěn)定性與非線性

2、行為控制”支持下，以基于磁流變阻尼器的半主動(dòng)隔振系統(tǒng)和基于電磁作動(dòng)器的主動(dòng)隔振系統(tǒng)為例，重點(diǎn)考慮到作動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性及滯回非線性，對(duì)隔振控制若干問題進(jìn)行了初步探討。論文的主要工作及學(xué)術(shù)貢獻(xiàn)有： 1、設(shè)計(jì)了作動(dòng)器性能實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，對(duì)作動(dòng)器動(dòng)態(tài)特性及滯回非線性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。其中，對(duì)磁流變阻尼器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，阻尼力不僅與相對(duì)速度的幅值與頻率有關(guān)，也與勵(lì)磁電流的幅值與頻率有關(guān)；對(duì)電磁作動(dòng)器實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表明，實(shí)際電磁系統(tǒng)的電磁力與勵(lì)磁電流、

3、氣隙之間的靜態(tài)關(guān)系并非遵循電磁力理論計(jì)算公式給出的理想模式，電磁力與勵(lì)磁電流之間存在明顯的率不相關(guān)滯回現(xiàn)象，而電磁力與氣隙之間的滯回關(guān)系不明顯。 2、在文獻(xiàn)研究及實(shí)驗(yàn)分析基礎(chǔ)上，對(duì)磁流變阻尼器提出了一種機(jī)電耦合模型，介紹了建模思路、給出了模型參數(shù)確定方法；該模型的主要特點(diǎn)是把機(jī)械響應(yīng)與電磁響應(yīng)動(dòng)態(tài)過程與阻尼力分離表示，并與近似光滑表示的Bingham模型相耦合，模型不顯含位移變量。考慮到電磁作動(dòng)器的動(dòng)態(tài)特性與滯回非線性，研究了雙

4、向電磁作動(dòng)器滯回非線性的一種不確定性描述模型；完整的電磁作動(dòng)器模型是由勵(lì)磁動(dòng)態(tài)模型和電磁力滯回非線性模型耦合而成。 3、研究了基于磁流變阻尼器半主動(dòng)隔振系統(tǒng)若干開關(guān)控制策略，并對(duì)隔振系統(tǒng)在各種開關(guān)策略下的隔振效果進(jìn)行了仿真對(duì)比，指出了各開關(guān)策略的特點(diǎn)及適用性。另外，針對(duì)采樣控制引起的時(shí)滯，研究了時(shí)滯補(bǔ)償技術(shù)，并對(duì)開關(guān)策略進(jìn)行了改進(jìn)，仿真分析了時(shí)滯補(bǔ)償策略的有效性。 4、對(duì)基于電磁作動(dòng)器的主動(dòng)隔振系統(tǒng)進(jìn)行了滑?？刂蒲芯俊７?/p>

5、別采用了兩種用來描述電磁作動(dòng)器滯回非線性的模型，其一是作者提出的滯回非線性的不確定性描述模型，其二是Bouc-Wen模型；研究了隔振系統(tǒng)滑?？刂坡?，并對(duì)系統(tǒng)瞬態(tài)振動(dòng)和持續(xù)振動(dòng)的隔離效果進(jìn)行了仿真分析。 5、研制了磁流變阻尼器隔振模擬實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，編寫了相關(guān)測(cè)控軟件，進(jìn)行了半主動(dòng)開關(guān)控制策略的實(shí)時(shí)控制實(shí)驗(yàn)研究，測(cè)試了采樣率對(duì)隔振效果的影響。實(shí)驗(yàn)分析表明，開關(guān)策略在系統(tǒng)共振頻率點(diǎn)附近隔振效果顯著，在較高頻率段，隔振效果不及被動(dòng)控制；當(dāng)采