雙層隔振非線性系統(tǒng)的最優(yōu)阻尼半主動(dòng)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(shí)現(xiàn)逐級(jí)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(dòng)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(shí)，按照其減振對(duì)象來分還可以分為力隔振和位移隔振等。在振動(dòng)控制領(lǐng)域，根據(jù)外部對(duì)隔振裝置輸入能量的大小，振動(dòng)控制分為被動(dòng)、主動(dòng)和半主動(dòng)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(dòng)元件組成。這就在一

2、定程度上限制了整個(gè)隔振裝置的隔振效果，使其只能對(duì)某一段頻域范圍內(nèi)的激勵(lì)信號(hào)有著好的隔振效果，而對(duì)于其他頻域范圍內(nèi)的激勵(lì)信號(hào)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(jì)控制仿真算法，使系統(tǒng)在所受到的外界信號(hào)激勵(lì)下，能夠按照所設(shè)計(jì)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(jìn)一步的提高。
　　電流變器件通過控制電場(chǎng)的強(qiáng)度來調(diào)節(jié)輸出阻尼力，因此可以充當(dāng)智能機(jī)電控制系統(tǒng)中連接電氣

3、單元和機(jī)械單元的良好媒介。隔振試驗(yàn)臺(tái)和控制系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)控制方法和檢驗(yàn)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(gè)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(huì)出現(xiàn)飽和現(xiàn)象，執(zhí)行器的飽和非線性是半主動(dòng)雙層隔振系統(tǒng)的一個(gè)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(dòng)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(duì)于雙線性系統(tǒng)的模型并沒有進(jìn)行最優(yōu)解的搜索工作。因

4、此，對(duì)雙線性系統(tǒng)的研究前景誘人。本項(xiàng)目研究成果在潛艇、其他艦船、汽車、高端機(jī)床、抗震建筑等方面都有巨大的應(yīng)用前景和社會(huì)、軍事價(jià)值。
　　論文的主要工作是設(shè)計(jì)不同的控制策略對(duì)雙層隔振非線性系統(tǒng)進(jìn)行研究，并對(duì)帶有智能阻尼器的雙線性隔振系統(tǒng)進(jìn)行仿真和實(shí)驗(yàn)研究，達(dá)到期望的隔振效果。創(chuàng)新點(diǎn)有：
　　第一、針對(duì)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(shí)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(dòng)控制的最優(yōu)阻尼半主動(dòng)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(hào)、隨機(jī)信號(hào)、沖擊信號(hào)、混合信號(hào)激勵(lì)下最優(yōu)阻尼半主動(dòng)控制的隔振效果。主要針對(duì)五種不同的控制方法，包括：最優(yōu)阻尼半主動(dòng)控制、天棚阻尼半主動(dòng)控制、最優(yōu)被動(dòng)阻尼控制、最大被動(dòng)阻尼和最小被動(dòng)阻尼控制