基于磁致伸缩作动器的拉索PID控制

发布时间：2018-02-27 13:41

  本文关键词： 拉索 磁致伸缩作动器 振动控制 PID控制　出处：《湖南科技大学》2015年硕士论文　论文类型：学位论文

【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,拉索很容易产生多种形式的有害振动,拉索振动控制对延长拉索使用寿命、确保桥梁结构安全具有重要意义。拉索振动控制方法包括气动减振措施、阻尼耗能减振、主动与半主动控制等。本文应用超磁致伸缩作动器,针对磁致伸缩作动器力-磁模型、磁致伸缩作动器PID控制、拉索-磁致伸缩作动器系统PID控制开展研究,论文完成的主要工作包括:(1)搜集与整理了国内外相关文献,综述了拉索振动控制、磁致伸缩作动器、PID控制等研究现状。(2)介绍了磁致伸缩作动器基本性能以及各种设计参数取值,开展了在偏置磁场下磁致伸缩作动器力学性能研究,得到了磁致伸缩作动器力-磁模型。(3)阐述了PID控制的基本原理和控制方法,建立了磁致伸缩作动器动力学模型,得到了磁致伸缩作动器力-位移的传递函数,应用不同PID控制方法对磁致伸缩作动器进行数值仿真分析,并对结果进行对比分析。(4)采用磁致伸缩作动器作为控制元件,建立了施加轴向控制力的拉索-磁致伸缩作动器系统运动方程。(5)基于Simulink仿真平台,设计拉索-磁致伸缩作动器系统PID控制策略,进行了自由振动、简谐振动、随机激励等荷载条件下拉索控制仿真分析,并对仿真结果进行分析。
[Abstract]:The cable of cable-stayed bridge has the characteristics of light weight, large flexibility, low damping and low natural frequency. Under the action of external load, cable can easily produce many kinds of harmful vibration, and the control of cable vibration can prolong the service life of cable. It is of great significance to ensure the safety of bridge structure. The control methods of cable vibration include pneumatic vibration reduction, damping energy dissipation, active and semi-active control, etc. In this paper, a giant magnetostrictive actuator is applied to the magnetostrictive actuator force-magnetic model. The PID control of magnetostrictive actuator and the PID control of cable magnetostrictive actuator system are studied. The main work accomplished in this paper includes the collection and arrangement of relevant literature at home and abroad, and the review of cable vibration control. This paper introduces the basic performance of magnetostrictive actuator and the values of various design parameters, and studies the mechanical properties of magnetostrictive actuator under bias magnetic field. The basic principle and control method of PID control are described, the dynamic model of magnetostrictive actuator is established, and the transfer function of force and displacement of magnetostrictive actuator is obtained. The magnetostrictive actuator is numerically simulated by using different PID control methods, and the results are compared and analyzed. (4) the magnetostrictive actuator is used as the control element. The motion equation of cable magnetostrictive actuator system applied axial control force is established. Based on Simulink simulation platform, the PID control strategy of cable magnetostrictive actuator system is designed, and the free vibration and harmonic vibration are carried out. The simulation analysis of cable control under random excitation and equal load condition is carried out, and the simulation results are analyzed.
【学位授予单位】：湖南科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：U448.27

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本文编号：1542903