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基于磁致伸缩作动器的拉索控制时滞补偿理论研究与仿真
| 论文题名： | 基于磁致伸缩作动器的拉索控制时滞补偿理论研究与仿真 |
| 关键词： | 斜拉桥;拉索结构;振动控制;时滞补偿;磁致伸缩作动器 |
| 摘要： | 斜拉桥拉索具有质量轻、柔度大、阻尼小、固有频率低等特点，在外部荷载作用下，容易产生多种形式的有害振动。采用轴向控制力进行拉索振动控制是一种有效的方法，如果控制过程中存在时滞将严重影响着控制效果，因此，必须对其时滞补偿控制理论开展研究。 本文课题来源于国家重点基础研究发展计划（973计划）项目(2015CB057702)和国家自然科学基金项目（51378203），针对拉索-磁致伸缩作动器系统控制过程中存在的时滞问题，采用时滞补偿方法-移相法对其用主动控制和半主动控制算法进行时滞补偿理论研究和数值仿真验证。主要的研究工作包括： （1）介绍了斜拉桥拉索振动控制的基本概念和发展状况，分析了拉索横向振动控制方法—被动控制、主动控制以及半主动控制的优劣；介绍了超磁致伸缩作动器及时滞补偿控制算法的研究现状；最后阐述了了本文研究意义与主要内容。 （2）介绍了超磁致伸缩材料主要力学性能、自制的作动器的构造以及试验装置的设计。对超磁致伸缩作动器开展力学性能试验，研究磁致伸缩作动器的力—磁耦合关系函数以及位移—力之间的关系函数。 （3）建立了小垂度拉索—磁致伸缩作动器振动控制系统模型，针对拉索非线性振动控制问题，提出了拉索平均值线性化和初始值线性化两种线性化方法，并进行了理论分析和实例仿真。 （4）研究了时滞补偿理论—移相法，并以单自由度结构作为仿真实例，研究了系统的结构参数以及控制参数对移相法时滞补偿性能的影响。 （5）提出了拉索—磁致伸缩作动器主动控制系统时滞补偿方法，采用线性最优控制算法（LQR)仿真分析了在自由振动与随机激励两种工况下的时滞补偿效果，仿真结果表明，移相法能够取得良好的时滞补偿效果，接近无时滞最优控制减振率。 （6）提出了拉索—磁致伸缩作动器半主动控制系统时滞补偿方法，在自由振动与随机激励两种工况下的时滞补偿效果进行了仿真分析，并与主动控制效果进行对比，仿真结果表明，移相法能够取得良好的时滞补偿效果，接近无时滞控制减振率。 |
| 作者： | 李建强 |
| 专业： | 土木工程 |
| 导师： | 王修勇 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 湖南科技大学 |
| 学位年度： | 2016 |
| 正文语种： | 中文 |
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