含滯回非線性作動器的隔振系統(tǒng)研究.pdf

1、隔振控制是振動控制一個重要分支，隔振控制理論與技術(shù)日趨成熟并得到了廣泛應用。近年來，隨著隔振控制要求的提高以及新型作動器的出現(xiàn)，作動器動態(tài)特性及非線性問題給控制器設計與綜合所帶來的困難與挑戰(zhàn)已開始被國內(nèi)外學者所重視，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基金（10472073）“含可控滯后元件非線性系統(tǒng)動力學行為控制研究”和河北省自然科學基金（E2005000507）“基于可控滯后元件振動控制系統(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隔振系統(tǒng)和基于電磁作動器的主動隔振系統(tǒng)為例，重點考慮到作動器動態(tài)特性及滯回非線性，對隔振控制若干問題進行了初步探討。論文的主要工作及學術(shù)貢獻有： 1、設計了作動器性能實驗系統(tǒng)，對作動器動態(tài)特性及滯回非線性進行了實驗研究。其中，對磁流變阻尼器實驗結(jié)果分析表明，阻尼力不僅與相對速度的幅值與頻率有關，也與勵磁電流的幅值與頻率有關；對電磁作動器實驗結(jié)果分析表明，實際電磁系統(tǒng)的電磁力與勵磁電流、

3、氣隙之間的靜態(tài)關系并非遵循電磁力理論計算公式給出的理想模式，電磁力與勵磁電流之間存在明顯的率不相關滯回現(xiàn)象，而電磁力與氣隙之間的滯回關系不明顯。 2、在文獻研究及實驗分析基礎上，對磁流變阻尼器提出了一種機電耦合模型，介紹了建模思路、給出了模型參數(shù)確定方法；該模型的主要特點是把機械響應與電磁響應動態(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。考慮到電磁作動器的動態(tài)特性與滯回非線性，研究了雙

4、向電磁作動器滯回非線性的一種不確定性描述模型；完整的電磁作動器模型是由勵磁動態(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隔振系統(tǒng)若干開關控制策略，并對隔振系統(tǒng)在各種開關策略下的隔振效果進行了仿真對比，指出了各開關策略的特點及適用性。另外，針對采樣控制引起的時滯，研究了時滯補償技術(shù)，并對開關策略進行了改進，仿真分析了時滯補償策略的有效性。 4、對基于電磁作動器的主動隔振系統(tǒng)進行了滑模控制研究。分

5、別采用了兩種用來描述電磁作動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?，并對系統(tǒng)瞬態(tài)振動和持續(xù)振動的隔離效果進行了仿真分析。 5、研制了磁流變阻尼器隔振模擬實驗系統(tǒng)，編寫了相關測控軟件，進行了半主動開關控制策略的實時控制實驗研究，測試了采樣率對隔振效果的影響。實驗分析表明，開關策略在系統(tǒng)共振頻率點附近隔振效果顯著，在較高頻率段，隔振效果不及被動控制；當采