雙層隔振非線性系統(tǒng)的最優(yōu)阻尼半主動控制研究.pdf

1、雙層隔振系統(tǒng)是一種旨在通過雙層結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)逐級減振的隔振系統(tǒng)。大量的工程減振系統(tǒng)可以利用該系統(tǒng)建立動力學(xué)模型。該減振系統(tǒng)的應(yīng)用范圍十分廣泛，如用于潛艇上的浮筏隔振系統(tǒng)，用于汽車懸架的減振系統(tǒng)等。同時，按照其減振對象來分還可以分為力隔振和位移隔振等。在振動控制領(lǐng)域，根據(jù)外部對隔振裝置輸入能量的大小，振動控制分為被動、主動和半主動三種。
　　目前應(yīng)用中的雙層隔振非線性系統(tǒng)裝置的中間隔振元件主要是由阻尼特性固定不變的被動元件組成。這就在一

2、定程度上限制了整個隔振裝置的隔振效果，使其只能對某一段頻域范圍內(nèi)的激勵信號有著好的隔振效果，而對于其他頻域范圍內(nèi)的激勵信號隔振效果就不是很明顯了。研制出阻尼特性可以改變的阻尼器件來安裝在隔振裝置上及設(shè)計控制仿真算法，使系統(tǒng)在所受到的外界信號激勵下，能夠按照所設(shè)計的控制策略來調(diào)整阻尼器可控屈服阻尼力的大小，使隔振裝置的隔振效果得到進一步的提高。
　　電流變器件通過控制電場的強度來調(diào)節(jié)輸出阻尼力，因此可以充當(dāng)智能機電控制系統(tǒng)中連接電氣

3、單元和機械單元的良好媒介。隔振試驗臺和控制系統(tǒng)是實現(xiàn)控制方法和檢驗電流變器件性能的關(guān)鍵設(shè)備。雙層隔振系統(tǒng)中，電流變智能阻尼器是一個非線性環(huán)節(jié)。由于構(gòu)成系統(tǒng)的各種元器件都要受到最大能力的限制，各種部件都會出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，執(zhí)行器的飽和非線性是半主動雙層隔振系統(tǒng)的一個典型特征。因此雙線性系統(tǒng)的控制器也受到阻尼大小范圍的約束。在半主動阻尼控制研究方面，前人解決了線性建模問題最優(yōu)解的搜索問題，但是，對于雙線性系統(tǒng)的模型并沒有進行最優(yōu)解的搜索工作。因

4、此，對雙線性系統(tǒng)的研究前景誘人。本項目研究成果在潛艇、其他艦船、汽車、高端機床、抗震建筑等方面都有巨大的應(yīng)用前景和社會、軍事價值。
　　論文的主要工作是設(shè)計不同的控制策略對雙層隔振非線性系統(tǒng)進行研究，并對帶有智能阻尼器的雙線性隔振系統(tǒng)進行仿真和實驗研究，達到期望的隔振效果。創(chuàng)新點有：
　　第一、針對雙層隔振非線性系統(tǒng)阻尼曲線存在無法求解的缺陷，提出綜合利用推廣變分法原理，引入脈沖函數(shù)，使用最速下降法求解減振性能指標(biāo)泛函的變分

5、導(dǎo)數(shù)，獲得了工程實際中不可導(dǎo)曲線的最優(yōu)解。
　　第二、提出了基于最優(yōu)控制和半主動控制的最優(yōu)阻尼半主動聯(lián)合控制方法，使用該方法來調(diào)整智能阻尼器可控屈服阻尼力的大小，使減振裝置的低頻段減振效果得到明顯提高。本文研究在（單頻、雙頻、多頻、高頻）正弦信號、隨機信號、沖擊信號、混合信號激勵下最優(yōu)阻尼半主動控制的隔振效果。主要針對五種不同的控制方法，包括：最優(yōu)阻尼半主動控制、天棚阻尼半主動控制、最優(yōu)被動阻尼控制、最大被動阻尼和最小被動阻尼控制