【摘 要】
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磁流变液是近年来发展迅速的一种智能材料。由磁流变阻尼器构成的磁流变减振系统具有阻尼连续可调、功耗低、动态范围宽、响应速度快等特点,是比较理想的半主动减振系统。由
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磁流变液是近年来发展迅速的一种智能材料。由磁流变阻尼器构成的磁流变减振系统具有阻尼连续可调、功耗低、动态范围宽、响应速度快等特点,是比较理想的半主动减振系统。由于磁流变阻尼器具有非线性特性,建立合适的动力学模型,使其能够满足实时控制的需要,是磁流变减振系统需要解决的一项关键技术;建立有效的控制策略是磁流变减振系统的另一项关键技术。磁流变阻尼器减振系统应用于大型结构减振的研究还处于起步阶段,因此对磁流变阻尼器减振系统的控制策略与应用的研究非常有意义。本文运用理论分析、模拟技术和有限元仿真分析的方法,对磁流变阻尼器减振系统力学模型和动力学特性进行了详细研究,并以现代控制观点出发建立适宜实际应用的控制策略和大型结构在外部激励作用下的半主动控制进行了研究。本文的研究的内容主要有:1、分析比较磁流变阻尼器的数学模型。参考相关材料的实验数据,本文采用一种较为准确、实用的磁流变阻尼器非线性库伦阻尼力模型。利用该模型分析了不同磁场强度下、不同频率、不同激励条件和阻尼力之间的关系。为磁流变阻尼器减振系统的设计和性能预测提供了参考.2、磁流变阻尼器减振系统动力学特性分析和控制算法研究。结合磁流变阻尼器特性,建立基于磁流变阻尼器减振控制系统模型,对不同结构的减振系统进行动力学特性比较,将磁流变阻尼器的特性结合减振系统进行分析,研究适用情况及使用范围。以现代控制理论为指导,运用反馈控制思想,推导出基于速度反馈、基于速度和加速度反馈的控制策略。通过对系统的仿真分析来验证控制策略实效性。3、建立受控系统的状态空间模型,分别采用最优控制算法和基于速度、基于速度和加速度反馈控制算法及线性二次最优控制策略对空间结构进行半主动控制研究。建立空间结构有限元分析模型,分别对无控结构和有控结构的瞬态动力响应进行比较,验证控制系统及控制算法的实效性,并提出改进方案。
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