摘要：针对绳系系统离轨稳定控制问题,开展了系绳和绳端卫星构成的绳系系统在拖拽离轨过程中系绳摆动稳定控制方法研究。在考虑拖拽离轨过程中约束下,首先建立了包含绳端卫星的姿态运动的模型,并建立了绳系系统的离轨动力学方程和便于控制器设计的简化动力学方程。其次根据模型预测原理以最优化方法设计参考轨迹,最后以模型预测控制方法为基础设计了稳定系绳摆动的非线性模型预测控制方法。使用MATLAB软件平台仿真,验证了所设计的参考轨迹能完成目标和模型预测控制器有好的跟踪能力。

摘要：基于前期研究工作建立了调谐转动惯量阻尼器(tuned rotational inertia damper,TRID)理论模型并进行数值分析和小比例模型试验,首先对一台中型桥式起重机的吊钩进行了摆振控制的足尺模型试验,进一步验证了TRID系统控制悬吊结构摆动的有效性.其次针对某大型海洋起重铺管船浪涌致吊钩摆动问题设计了TRID控制系统.然后针对在大型工程实际应用中TRID系统需要较大转动惯量的问题,提出了通过引入变速器使TRID系统小型化的方案,并对该方案进行了理论分析和数值模拟验证,结果表明,通过引入变速装置,TRID系统可以采用较小的实际转动惯量来获得等效的大转动惯量,从而可以使TRID系统实现小型化.

摘要：传统的结构防灾设计中,通常将各种灾害对结构的作用分开考虑,较少考虑多类型灾害的作用。针对悬吊结构摆振运动振动控制问题,调谐质量阻尼器(Tuned Mass Damper,TMD)、主动质量阻尼器(Active Mass Damper,AMD)均无法进行有效的控制,另一方面调谐转动惯量阻尼器(Tuned Rotary Inertia Damper,TRID)存在对调谐参数等十分敏感、鲁棒性差、无法在多灾害作用下起到有效控制作用的问题,提出了主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)的概念,设计了小型比例模型振动台试验,运用Simulink进行了数值模拟分析。建立了附加ARID系统的悬吊结构平面摆振运动方程,并对运动方程进行了线性化处理,对系统控制算法进行了设计;用单轴振动台进行了正弦激励输入下结构自由衰减振动、正弦激励输入下结构强迫振动、正弦扫频激励、模拟地震动输入、模拟海洋波浪等5种类型荷载作用下,结构小型比例模型试验,利用Simulink进行了模拟多灾害输入下体系运动方程求解,并与试验结果进行了对比分析。结果表明,主动转动惯量驱动控制系统可以较好地实现悬吊结构摆振控制,且在不同类型单一灾害源激励作用下均表现出稳定性好、鲁棒性好的控制性能,从机理上证明了该系统对多类型灾害源激励结构摆振响应控制应用的可行性。

摘要：针对大型起重铺管船吊钩减摇止摆控制实际问题,基于被动控制调谐吸振原理,设计了应用于悬吊结构摆振运动控制的调谐转动惯量阻尼器(Tuned RotaryInertia Damper,TRID),进行了受吊点激励作用下TRID系统控制的参数优化及其效果影响分析。首先基于拉格朗日原理推导建立了悬吊结构在吊点任意运动下的运动模型,分析了TRID系统的控制原理;其次采用数值方法分别分析了TRID系统对悬吊结构两种运动形式(平面摆振、空间锥摆运动)的控制效果及其最优参数设置;最后分析了TRID系统对悬吊结构在锥摆运动共振区控制效果出现异常的原因,针对TRID系统控制理想圆锥摆运动的局限性,提出TRID-TMD联合控制方案,数值分析结果验证了该方法的有效性和可行性。该文的研究为大型起重铺管船吊钩减摇控制奠定了部分理论基础。

摘要：提出了主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID),该系统通过伺服电机驱动转动惯性质量的回转运动,从而产生抑制结构摆振的力矩。首先针对ARID控制系统,基于拉格朗日原理建立了平面内悬吊结构在吊点激励下运动控制的分析模型,基于分析模型进行主动控制LQR算法系统匹配推导,然后利用Simulink对ARID系统控制效果进行了数值模拟计算,并通过与TRID装置对比,对ARID系统的有效性进行了分析。最后设计了ARID振动台试验系统,对结构的控制效果进行了试验验证。试验结果验证了理论建模和主动控制LQR算法与系统匹配的合理性,表明ARID系统对悬吊结构摆振控制具有很好的控制作用,理论建模和试验验证为ARID系统的深入研究和应用奠定了理论基础。

摘要：对于摆振运动控制问题,本文对前期研究提出的主动转动惯量驱动控制系统(Active Rotary Inertia Driver,ARID)进行了深入的参数影响研究。首先建立了悬吊结构ARID控制系统力学分析模型并设计了主动控制算法;然后基于力学分析模型利用Simulink进行了ARID控制系统参数影响分析,比较了系统参数(控制算法参数、结构几何参数、激励参数、控制系统配置参数)对控制效果的影响并研究了影响的规律及最优参数取值区间;通过设计小型比例模型振动台试验验证了ARID系统控制悬吊结构摆振的有效性以及部分参数对控制效果的影响规律。结果表明:ARID控制系统对悬吊结构摆振具有较好的控制作用,当外部激励与结构频率相近时系统发挥出最佳效果,且控制效果与系统控制算法参数、转动惯量比、结构长度比、质量比密切相关。

摘要：为了提高空中缆车等设备的运行舒适性和安全性,降低摆振响应,设计了一种用于控制结构摆振的摆动式动力吸振器。通过建立吸振系统动力学模型,理论分析了吸振器的转动惯量、固有频率和阻尼参数对摆振结构振动响应的影响。利用定点理论,研究了吸振器的最优固有频率和最优阻尼。数值模拟了最优参数的精确性及吸振器的控制效果。研究表明此动力吸振器方案可以有效地减小摆振结构发生的强迫摆振响应。

摘要：本文提出了一种用于起重船吊物系统减摆的电涡流非线性能量阱(ENES),并通过振动台试验系统研究了ENES的减摆性能及其影响因素。设计和制作了摆长2 m的吊物系统模型与新型ENES装置,进行了系列自由振动与基底简谐输入的振动台试验,分别测试了ENES质量比和阻尼对减摆性能的影响规律。试验结果表明:ENES可以有效减小起重船吊物系统自由振动与基底简谐激励下的摆角和加速度响应,减摆性能随质量比的增大而提升,同时,阻尼则存在最优值。