發(fā)布時間：2017-06-08 20:09

  本文關(guān)鍵詞：基于磁致伸縮作動器的拉索控制時滯補(bǔ)償理論研究與仿真，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：斜拉橋拉索具有質(zhì)量輕、柔度大、阻尼小、固有頻率低等特點(diǎn),在外部荷載作用下,容易產(chǎn)生多種形式的有害振動。采用軸向控制力進(jìn)行拉索振動控制是一種有效的方法,如果控制過程中存在時滯將嚴(yán)重影響著控制效果,因此,必須對其時滯補(bǔ)償控制理論開展研究。本文課題來源于國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)項(xiàng)目(2015CB057702)和國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51378203),針對拉索-磁致伸縮作動器系統(tǒng)控制過程中存在的時滯問題,采用時滯補(bǔ)償方法-移相法對其用主動控制和半主動控制算法進(jìn)行時滯補(bǔ)償理論研究和數(shù)值仿真驗(yàn)證。主要的研究工作包括:(1)介紹了斜拉橋拉索振動控制的基本概念和發(fā)展?fàn)顩r,分析了拉索橫向振動控制方法—被動控制、主動控制以及半主動控制的優(yōu)劣;介紹了超磁致伸縮作動器及時滯補(bǔ)償控制算法的研究現(xiàn)狀;最后闡述了了本文研究意義與主要內(nèi)容。(2)介紹了超磁致伸縮材料主要力學(xué)性能、自制的作動器的構(gòu)造以及試驗(yàn)裝置的設(shè)計(jì)。對超磁致伸縮作動器開展力學(xué)性能試驗(yàn),研究磁致伸縮作動器的力—磁耦合關(guān)系函數(shù)以及位移—力之間的關(guān)系函數(shù)。(3)建立了小垂度拉索—磁致伸縮作動器振動控制系統(tǒng)模型,針對拉索非線性振動控制問題,提出了拉索平均值線性化和初始值線性化兩種線性化方法,并進(jìn)行了理論分析和實(shí)例仿真。(4)研究了時滯補(bǔ)償理論—移相法,并以單自由度結(jié)構(gòu)作為仿真實(shí)例,研究了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參數(shù)以及控制參數(shù)對移相法時滯補(bǔ)償性能的影響。(5)提出了拉索—磁致伸縮作動器主動控制系統(tǒng)時滯補(bǔ)償方法,采用線性最優(yōu)控制算法(LQR)仿真分析了在自由振動與隨機(jī)激勵兩種工況下的時滯補(bǔ)償效果,仿真結(jié)果表明,移相法能夠取得良好的時滯補(bǔ)償效果,接近無時滯最優(yōu)控制減振率。(6)提出了拉索—磁致伸縮作動器半主動控制系統(tǒng)時滯補(bǔ)償方法,在自由振動與隨機(jī)激勵兩種工況下的時滯補(bǔ)償效果進(jìn)行了仿真分析,并與主動控制效果進(jìn)行對比,仿真結(jié)果表明,移相法能夠取得良好的時滯補(bǔ)償效果,接近無時滯控制減振率。
【關(guān)鍵詞】：拉索 磁致伸縮作動器 時滯補(bǔ)償 移相法 線性化方法 主動控制 半主動控制 仿真分析
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U448.27
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 第一章 緒論12-22
• 1.1 引言12-13
• 1.2 斜拉橋拉索的振動及研究現(xiàn)狀13-15
• 1.3 時滯及其時滯補(bǔ)償研究現(xiàn)狀15-17
• 1.4 磁致伸縮作動器的研究與應(yīng)用現(xiàn)狀17-18
• 1.4.1 超磁致伸縮作動器的研究現(xiàn)狀17-18
• 1.4.2 磁致伸縮作動器的的應(yīng)用18
• 1.5 本文研究意義18-19
• 1.6 論文研究的背景及文章結(jié)構(gòu)19-22
• 第二章 超磁致伸縮作動器的性能研究22-36
• 2.1 引言22
• 2.2 超磁致伸縮材料的物理特性22-24
• 2.3 磁致伸縮作動器綜合實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)24-29
• 2.3.1 磁致伸縮作動器模型24-25
• 2.3.2 作動器試驗(yàn)設(shè)計(jì)方案25-29
• 2.4 磁致伸縮作動器力-磁耦合關(guān)系29-32
• 2.4.1 無偏置磁場力-磁耦合的性能分析30-31
• 2.4.2 有偏置磁場力-磁耦合的性能分析31-32
• 2.5 磁致伸縮作動器力-位移之間關(guān)系32-34
• 2.5.1 電渦流測微儀靜態(tài)位移33
• 2.5.2 電渦流測微儀動態(tài)位移33-34
• 2.6 小結(jié)34-36
• 第三章 拉索非線性系統(tǒng)線性化方法36-52
• 3.1 引言36
• 3.2 拉索面內(nèi)狀態(tài)方程36-38
• 3.2.1 拉索面內(nèi)單模態(tài)狀態(tài)方程37-38
• 3.2.2 拉索面內(nèi)多模態(tài)狀態(tài)方程38
• 3.3 拉索非線性系統(tǒng)線性化方法38-42
• 3.3.1 雙線性控制38-39
• 3.3.2 平均值線性化控制39-40
• 3.3.3 初始值線性化控制40
• 3.3.4 線性化方法影響分析40-42
• 3.4 經(jīng)典二次型線性最優(yōu)控制算法42-44
• 3.5 算例仿真分析44-50
• 3.5.1 拉索參數(shù)44-45
• 3.5.2 拉索面內(nèi)單模態(tài)三種線性化方法對比45-47
• 3.5.3 拉索面內(nèi)多模態(tài)三種線性化方法對比47-50
• 3.6 本章小結(jié)50-52
• 第四章 時滯補(bǔ)償方法—移相法52-62
• 4.1 引言52
• 4.2 時滯補(bǔ)償方法—移相法52-54
• 4.3 仿真分析54-61
• 4.3.1 采樣間隔對移相法的影響56-58
• 4.3.2 權(quán)矩陣對移相法補(bǔ)償效果的影響分析58-59
• 4.3.3 結(jié)構(gòu)阻尼比(?)對移相法補(bǔ)償效果的影響分析59
• 4.3.4 位移與速度不同時滯時移相法補(bǔ)償效果分析59-61
• 4.4 本章小結(jié)61-62
• 第五章 拉索主動控制時滯補(bǔ)償研究62-74
• 5.1 引言62
• 5.2 拉索面內(nèi)離散狀態(tài)方程62-63
• 5.3 基于移相法的拉索時滯補(bǔ)償理論63-64
• 5.4 仿真分析64-72
• 5.4.1 拉索面內(nèi)單模態(tài)時滯補(bǔ)償仿真分析64-68
• 5.4.2 拉索面內(nèi)多模態(tài)時滯補(bǔ)償仿真分析68-72
• 5.5 本章小結(jié)72-74
• 第六章 拉索半主動控制時滯補(bǔ)償研究74-90
• 6.1 引言74
• 6.2 半主動控制算法74-75
• 6.3 半主動控制算法下拉索時滯補(bǔ)償理論研究75-76
• 6.4 仿真分析76-87
• 6.4.1 主動控制與半主動控制算法減振效果對比76-81
• 6.4.2 半主動控制時滯補(bǔ)償減振效果仿真分析81-87
• 6.5 結(jié)論87-90
• 第七章 總結(jié)與展望90-92
• 7.1 全文總結(jié)90-91
• 7.2 展望91-92
• 參考文獻(xiàn)92-98
• 致謝98-100
• 附錄A100
• 攻讀碩士學(xué)位期間參加的研究項(xiàng)目100
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的文章100

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：基于磁致伸縮作動器的拉索控制時滯補(bǔ)償理論研究與仿真，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：433613