本文關(guān)鍵詞：基于光滑技術(shù)的液體無窮模態(tài)晃動抑制研究

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【摘要】：貯箱內(nèi)液體晃動對系統(tǒng)動力學(xué)有顯著影響，其影響系統(tǒng)運動穩(wěn)定性，破壞機械結(jié)構(gòu)；液體晃動動力學(xué)過程復(fù)雜，狀態(tài)變量難以測量，系統(tǒng)柔性大，使得液體晃動控制成為難題。本論文分別對二維/三維液體小幅晃動、二維液體大幅晃動的動力學(xué)特性與控制方法展開研究，主要貢獻和創(chuàng)新點分為三個部分： 本論文研究了二維液體小幅晃動問題，首創(chuàng)能夠有效抑制液體無窮模態(tài)振動的方法。前人所提控制方法沒有考慮高階模態(tài)對系統(tǒng)的影響，，控制效果差。本研究分析了高階模態(tài)對系統(tǒng)動力學(xué)的影響，設(shè)計了兩種控制器，能夠抑制液體無窮模態(tài)的晃動。第一種方法是利用基礎(chǔ)模態(tài)的頻率作為設(shè)計頻率，設(shè)計了一種命令光滑器來消除無窮模態(tài)振動；第二種方法是復(fù)合控制器，分別使用基礎(chǔ)模態(tài)頻率和第三模態(tài)頻率作為設(shè)計參數(shù)，復(fù)合控制器具有陷波和低通濾波特性，也能夠消除無窮模態(tài)的晃動。仿真和實驗數(shù)據(jù)顯示所提方法有很好的控制效果。 本論文首次研究了三維液體小幅晃動動力學(xué)與控制問題。實際應(yīng)用中，液體為三維晃動，之前沒有學(xué)者對三維液體晃動的控制問題進行過研究。平面激勵下，貯箱內(nèi)液體有兩個基礎(chǔ)晃動模態(tài)，另外還有無數(shù)個高階模態(tài)�；诖�，我們對控制器進行頻率修正，允許控制器在模型頻率處有一定的容許殘余振動，增加了控制器的頻率不敏感范圍，仿真和實驗結(jié)果驗證了方法的有效性和魯棒性。 本論文對二維液體非線性晃動控制問題進行了開創(chuàng)性研究。液體非線性晃動時，由于模態(tài)耦合，偶數(shù)模態(tài)對系統(tǒng)有影響，在設(shè)計控制器時，我們考慮了偶數(shù)模態(tài)的影響，并首次在晃動抑制效果評價體系中引入瞬態(tài)抑制指標。實驗數(shù)據(jù)顯示設(shè)計的控制器能有效地抑制液體瞬態(tài)晃動和殘余晃動。 本論文基于光滑技術(shù)提出了四種控制方法，都能在開環(huán)下抑制液體無窮模態(tài)的振動，控制器具有設(shè)計簡單、易于安裝、效果好等特點，研究成果對于大型液罐車行駛穩(wěn)定性和航天器飛行控制等方面的研究有重要意義，應(yīng)用前景廣闊。
【關(guān)鍵詞】：二維/三維晃動動力學(xué) 晃動抑制 無窮模態(tài) 魯棒性 瞬態(tài)和殘余振動 光滑技術(shù)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O353.1;TB535
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-16
• 1.1 研究的目的和意義10-11
• 1.2 液體晃動抑制研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 本論文的科學(xué)貢獻13-14
• 1.4 本論文的組織結(jié)構(gòu)14-16
• 第2章 矩形貯箱內(nèi)液體無窮模態(tài)抑制研究16-32
• 2.1 研究背景16
• 2.2 液體二維小幅晃動動力學(xué)建模16-20
• 2.3 控制方法設(shè)計20-27
• 2.3.1 命令光滑器設(shè)計20-22
• 2.3.2 Input Shaping 與命令光滑技術(shù)復(fù)合22-25
• 2.3.3 仿真驗證25-27
• 2.4 實驗結(jié)果27-31
• 2.5 本章小結(jié)31-32
• 第3章 液體三維線性晃動動力學(xué)及晃動抑制研究32-50
• 3.1 研究背景32
• 3.2 液體三維晃動動力學(xué)建模32-38
• 3.3 控制器設(shè)計38-46
• 3.3.1 容許殘余振動的命令光滑器設(shè)計38-42
• 3.3.2 Input Shaper 與低通濾波器復(fù)合42-43
• 3.3.3 魯棒性驗證43-46
• 3.4 實驗驗證46-49
• 3.5 本章小結(jié)49-50
• 第4章 液體非線性晃動動力學(xué)與控制方法研究50-66
• 4.1 研究背景50
• 4.2 非線性晃動動力學(xué)建模50-57
• 4.3 控制方法設(shè)計57-62
• 4.3.1 復(fù)合光滑器設(shè)計57-59
• 4.3.2 復(fù)合濾波器59-60
• 4.3.3 數(shù)值仿真60-62
• 4.4 實驗結(jié)果62-65
• 4.5 本章小結(jié)65-66
• 總結(jié)與展望66-68
• 總結(jié)66-67
• 展望67-68
• 參考文獻68-74
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單74-75
• 致謝75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前3條

1 包光偉;平放柱形貯箱內(nèi)液體晃動的等效力學(xué)模型[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2003年12期

2 彭浩,包光偉;工業(yè)包裝線上開口容器內(nèi)液體的晃動控制[J];上海交通大學(xué)學(xué)報;2005年01期

3 包光偉,王政偉;液體三維晃動特征問題的有限元數(shù)值計算方法[J];力學(xué)季刊;2003年02期

本文編號：631422