單出桿MRD優(yōu)化分析及其對平臺結(jié)構(gòu)智能減震研究.pdf

1、磁流變阻尼器是利用磁流變液的流變特性制造的一種新型智能減震控制裝置，與傳統(tǒng)阻尼裝置相比，其具有出力大、能耗低、響應(yīng)快、阻尼力連續(xù)可調(diào)等優(yōu)點。磁流變阻尼器在建筑結(jié)構(gòu)、車輛工程、海洋平臺、武器裝備等領(lǐng)域的實際工程應(yīng)用，顯示出其廣闊的發(fā)展前景，因此，近年來成為國內(nèi)外專家學(xué)者研究的熱點。近幾年，眾多學(xué)者圍繞磁流變阻尼器展開了大量的研究，并取得了一定的研究成果。但是，對于單出桿磁流變阻尼器在其設(shè)計方法、結(jié)構(gòu)尺寸、體積補償、抗?jié)B漏等方面還存在許多問

2、題，有待進一步解決完善，以便推廣應(yīng)用。
　　 本文以單出桿磁流變阻尼器為研究對象，結(jié)合國內(nèi)外最新相關(guān)研究，開展對單出桿磁流變阻尼器的設(shè)計方法、力學(xué)特性分析及將之用于精密平臺結(jié)構(gòu)智能減振的研究，并對加入單出桿磁流變阻尼器的精密平臺結(jié)構(gòu)進行了仿真及優(yōu)化分析。以下為本文主要研究內(nèi)容及相應(yīng)的研究結(jié)果：
　　 (1)根據(jù)Herschel-Bulkley本構(gòu)模型及平行平板恒流流動方程，對單出桿磁流變阻尼器在外加磁場作用下的動態(tài)阻尼力

3、進行了推導(dǎo)，并得到其簡化公式。經(jīng)過計算分析，該簡化模型具有較高的設(shè)計精度，可用于單出桿磁流變阻尼器的設(shè)計。
　　 (2)設(shè)計了一個基于混合工作模式的小型單出桿磁流變阻尼器，并采用多目標函數(shù)的方法編制相應(yīng)的Matlab程序?qū)ζ浣Y(jié)構(gòu)進行優(yōu)化分析，最終得到結(jié)構(gòu)優(yōu)化參數(shù)?；趦?yōu)化結(jié)果對該阻尼器的阻尼力進行了仿真計算。
　　 (3)針對精密平臺結(jié)構(gòu)的工作環(huán)境與減振控制要求，設(shè)計了以磁流變阻尼器和粘彈性尼器作為多維減振執(zhí)行器的智能減

4、振方案，建立了其智能控制模型，并對該模型進行了動力仿真分析。
　　 (4)采用Matlab編制了磁流變阻尼器智能減振結(jié)構(gòu)的激勵響應(yīng)時程分析程序，并采用基于線性二次型最優(yōu)控制(LQR)的半主動控制策略，對中國工程物理研究所提供的精密平臺結(jié)構(gòu)進行了多向激勵作用下的響應(yīng)分析，分析結(jié)果充分證明了本文所提減振方案正確性及其減振能力。
　　 (5)基于本文所設(shè)計的精密平臺結(jié)構(gòu)減振模型，對其進行簡化，得到三自由度的平臺簡化模型。采用中

5、心點激勵法與多目標函數(shù)優(yōu)化法，通過等效方差率指標提出目標函數(shù)，利用遺傳算法進行全局尋優(yōu)，編制MATLAB程序?qū)υ摵喕Ｐ瓦M行仿真計算，結(jié)果表明該方法在高性能以及高沖擊環(huán)境具有良好的優(yōu)化效果。
　　 本文的創(chuàng)新點：
　　 1．提出基于Herschel-Bulkley平板模型的單出桿磁流變阻尼器的設(shè)計方法，設(shè)計出-小型單出桿磁流變阻尼器，并對其結(jié)構(gòu)尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計。
　　 2．基于三自由度的精密平臺結(jié)構(gòu)簡化模型，提