为了减小车辆振动,提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性,将惯容器与非线性能量汇相结合,构建惯容非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink Inerter,NESI),并将其运用于车辆悬架和座椅悬架,进一步提出一种基于遗传算法的无模型自适应控制方法(Mod...为了减小车辆振动,提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性,将惯容器与非线性能量汇相结合,构建惯容非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink Inerter,NESI),并将其运用于车辆悬架和座椅悬架,进一步提出一种基于遗传算法的无模型自适应控制方法(Model-free Adaptive Control,MFAC)。研究了采用MFAC方法的耦合NESI的车-座椅系统在路面随机激励下的动态特性,并与被动系统和比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制系统进行对比。结果表明,与车-座椅被动系统相比,采用MFAC方法的车-座椅系统的车身垂直加速度与座椅垂直加速度均方根值在低中高车速下都显著减小;与PID控制相比,车身垂直加速度、座椅垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷均方根值在低、中、高车速下都有所降低。展开更多
非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)在被动控制中有着广阔的应用前景,然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上,这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES,利用相互正交的两组钢丝绳结构,实现了单振子空...非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)在被动控制中有着广阔的应用前景,然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上,这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES,利用相互正交的两组钢丝绳结构,实现了单振子空间任意方向自适应吸振。基于拉格朗日方程建立了系统多向振动控制方程,采用了谐波平衡法对稳态响应进行近似解析分析,并利用四阶龙格-库塔法进行数值验证,其后研究了多向NES的减振效果。结果表明,多向单振子NES能够有效地抑制多向振动,对任意单向激励也同样有效。该研究为NES在多向振动控制中的应用及设计提供了参考。展开更多
针对舰艇浮筏隔振系统设计技术瓶颈,特别是严格的重量和空间尺寸限制难题,基于非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink,NES)的宽频自适应性能,本文提出应用NES胞元(NES cell)的浮筏隔振结构设计减重方法。NES胞元分别并联于浮筏隔振系统的...针对舰艇浮筏隔振系统设计技术瓶颈,特别是严格的重量和空间尺寸限制难题,基于非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink,NES)的宽频自适应性能,本文提出应用NES胞元(NES cell)的浮筏隔振结构设计减重方法。NES胞元分别并联于浮筏隔振系统的所有子结构。建立4自由度的浮筏隔振系统和耦合NES胞元的减振系统的动力学模型,应用谐波平衡法(Harmonic Balance Method,HBM)推导出非线性系统的稳态响应满足的近似解析表达式,并利用龙格-库塔法(Runge-Kutta,RK)进行了数值验证。通过力传递率响应对比了不同的系统总重量与胞元数目下的振动抑制效果,并分析了胞元数目和系统总重量对系统振动的影响。结果表明,NES胞元能够在系统总重量降低的同时有效降低浮筏隔振系统全部模态的振动传递率。展开更多
非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是...非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是有待研究的问题.将NES以胞元的形式装配于振动的主结构中,通过多个NES胞元的共同作用,是一种有前景的减振策略.文章在偏心转子激励下,探究了多个NES胞元对远大于单个NES自身重量的振动结构的减振效果,分析了多个NES胞元耦合主结构组成的系统的整体响应特征.建立了NES胞元减振系统的运动微分方程,采用复化平均法(complexification-averaging,CxA)导出系统的慢不变流形及稳态响应满足的近似解析表达式,通过慢变流形的扰动运动微分方程对稳态解进行稳定性分析,再利用伪弧长法获得系统响应的近似解,分析了NES胞元的减振规律及系统响应规律,最后利用龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)法进行数值验证.结果表明,通过多个NES胞元共同作用,能够有效控制较大重量的主系统振动,而且减振效率随NES胞元个数和重量的增加而显著提高,共振区的响应状态随着胞元个数的增加从稳定状态、强调制状态、稳定状态依次变化.因此,本研究有助于推动NES的工程应用.展开更多
平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯...平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯扭耦合振动的研究相对较少.文章探索了分布式非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)对这类结构弯扭两种共振模式及多个共振模态耦合的抑振效果.首先,基于广义哈密顿原理和牛顿法,建立了含分布式NES胞元的矩形悬臂板弯扭耦合振动的动力学模型.然后,采用伽辽金截断法得到弯扭耦合振动离散方程,并使用谐波平衡法计算稳态响应,利用龙格库塔法进行验证.最后,通过对比不同NES胞元参数的控制效果,讨论了参数对悬臂板结构减振效果的影响规律.研究结果表明,相同NES质量下提高吸振器非线性刚度和恰当阻尼条件下,可以显著提高弯扭耦合振动控制效果.这些结果为矩形悬臂板类结构的弯扭耦合振动抑制提供了新的思路和理论依据,也为该类结构的被动控制策略的优化设计提供了有价值的参考.展开更多
文摘为了减小车辆振动,提高车辆乘坐舒适性和操纵稳定性,将惯容器与非线性能量汇相结合,构建惯容非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink Inerter,NESI),并将其运用于车辆悬架和座椅悬架,进一步提出一种基于遗传算法的无模型自适应控制方法(Model-free Adaptive Control,MFAC)。研究了采用MFAC方法的耦合NESI的车-座椅系统在路面随机激励下的动态特性,并与被动系统和比例积分微分(Proportional Integral Derivative,PID)控制系统进行对比。结果表明,与车-座椅被动系统相比,采用MFAC方法的车-座椅系统的车身垂直加速度与座椅垂直加速度均方根值在低中高车速下都显著减小;与PID控制相比,车身垂直加速度、座椅垂直加速度、悬架动行程和轮胎动载荷均方根值在低、中、高车速下都有所降低。
文摘非线性能量汇(nonlinear energy sink, NES)在被动控制中有着广阔的应用前景,然而这一领域的研究主要集中在单向吸振器上,这限制了其在实际应用中对多向振动的适用性。设计了一种多向NES,利用相互正交的两组钢丝绳结构,实现了单振子空间任意方向自适应吸振。基于拉格朗日方程建立了系统多向振动控制方程,采用了谐波平衡法对稳态响应进行近似解析分析,并利用四阶龙格-库塔法进行数值验证,其后研究了多向NES的减振效果。结果表明,多向单振子NES能够有效地抑制多向振动,对任意单向激励也同样有效。该研究为NES在多向振动控制中的应用及设计提供了参考。
文摘非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)具有减振频带宽、减振效果好等诸多优点.但是NES没有线性刚度的特征导致其难以驱动大重量的NES振子,从而难以应用于对大型工程结构的减振.因此,将NES以高效和便捷的方式应用于工程减振,仍然是有待研究的问题.将NES以胞元的形式装配于振动的主结构中,通过多个NES胞元的共同作用,是一种有前景的减振策略.文章在偏心转子激励下,探究了多个NES胞元对远大于单个NES自身重量的振动结构的减振效果,分析了多个NES胞元耦合主结构组成的系统的整体响应特征.建立了NES胞元减振系统的运动微分方程,采用复化平均法(complexification-averaging,CxA)导出系统的慢不变流形及稳态响应满足的近似解析表达式,通过慢变流形的扰动运动微分方程对稳态解进行稳定性分析,再利用伪弧长法获得系统响应的近似解,分析了NES胞元的减振规律及系统响应规律,最后利用龙格-库塔(Runge-Kutta,R-K)法进行数值验证.结果表明,通过多个NES胞元共同作用,能够有效控制较大重量的主系统振动,而且减振效率随NES胞元个数和重量的增加而显著提高,共振区的响应状态随着胞元个数的增加从稳定状态、强调制状态、稳定状态依次变化.因此,本研究有助于推动NES的工程应用.
文摘平直机翼和卫星太阳能帆板等结构通常简化为矩形悬臂板,在实际应用中,这些结构通常会面临复杂的弯曲和扭转耦合振动问题,尤其在共振情况下,可能导致结构损伤甚至失效.目前,针对这类结构的共振抑制研究大多集中于弯曲振动的控制,对于弯扭耦合振动的研究相对较少.文章探索了分布式非线性能量汇(nonlinear energy sink,NES)对这类结构弯扭两种共振模式及多个共振模态耦合的抑振效果.首先,基于广义哈密顿原理和牛顿法,建立了含分布式NES胞元的矩形悬臂板弯扭耦合振动的动力学模型.然后,采用伽辽金截断法得到弯扭耦合振动离散方程,并使用谐波平衡法计算稳态响应,利用龙格库塔法进行验证.最后,通过对比不同NES胞元参数的控制效果,讨论了参数对悬臂板结构减振效果的影响规律.研究结果表明,相同NES质量下提高吸振器非线性刚度和恰当阻尼条件下,可以显著提高弯扭耦合振动控制效果.这些结果为矩形悬臂板类结构的弯扭耦合振动抑制提供了新的思路和理论依据,也为该类结构的被动控制策略的优化设计提供了有价值的参考.
