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机电系统动力学控制
来源:    日期: Wed Jun 20 12:38:00 CST 2018      点击率: 2041

  

 在国内较早开展机电系统的非线性动力学与控制研究。承担并完成国家自然科学基金6项及天津市科技发展计划项目和横向课题多项,研制成功汽车四轮转向系统动作器和嵌入式控制系统。在磁力轴承、汽车悬架系统、汽车轮胎动力学、记忆合金对转子振动的主动控制及工程机械机群多智能主体混杂控制等方面取得一批成果。该研究方向在《力学学报》、《机械工程学报》、《振动工程学报》等学术刊物及国内外学术会议上发表论文70余篇,被SCI/EI收录  14篇次,出版《非线性动力学理论及应用》和《热应力》等专著,申请或授权国家专利1项。获省部级科学技术奖5项,如"现代非线性动力学理论及在机械系统中的应用"  获2002天津市自然科学二等奖,"热锻压模具材料研究" 获1991年国家教委科技进步二等奖和天津市科技进步二等奖。

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汽车四轮转向控制系统界面

具体研究方向

(1) 磁力轴承动力学与控制

给出磁力轴承非线性刚度计算公式,建立了稳定准则。运用分岔与混沌理论研究了磁力轴承的Hopf分岔,解决了高维非自治系统的Hopf分岔和自激振动问题。考虑机电耦合,将PD和PID控制器由强电压控制改为电流控制,并设计出保证稳定的闭环控制器。

 (2)  汽车悬架系统主动/半主动控制

运用分岔与混沌理论研究了汽车悬架系统的稳定性,基于微分几何理论提出一种输出—干扰解耦方法,对汽车悬架进行最优控制;引入具有波形模式的摄动概念,设计出一种新型变结构控制器,并提出用于汽车悬架的鲁棒自适应控制算法;提出离散变结构输出反馈控制的开关平面设计方法,并设计出非线性系统变结构观测器,使  悬架处于最优减振状态,解决了汽车舒适性与安全性之间的矛盾。应用前景广阔。

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汽车四轮转向系统结构示意图

(3) 汽车四轮转向系统(4WS)动力学与控制

建立了汽车4WS非线性动力学模型,运用非线性动力学理论和随机分岔理论研究了4WS的非线性动力学特性,得到了混杂系统发生随机分岔时系统参数的关系和发生分岔的参数区域;引入混杂控制思想,运用神经网络和鲁棒控制理论,结合4WS的非线性特性进行控制研究,研制出4WS动作器和嵌入式控制系统,形成了符合国情又简明实用的4WS控制技术。

(4) 记忆合金对转子振动的主动控制

运用非线性热弹性耦合理论研究记忆合金材料的应力、应变和温度三者之间的耦合关系;运用分岔与混沌理论研究了带有记忆合金支承的非线性刚性转子系统,得到了系统发生分岔和混沌的条件;运用模糊控制理论结合时变控制,有效地抑制了转子系统的双稳态振动和非谐调进动,降低转子系统振幅达40%,应用前景广泛。

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转子振动试验台

 

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多功能电动振动台多功能电动振动台控制仪

 

 

 

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