分数阶阻尼悬架系统时滞吸振控制研究

发布时间：2017-08-28 02:31

  本文关键词：分数阶阻尼悬架系统时滞吸振控制研究

  更多相关文章： 分数阶微积分 时滞 高哲法 稳定性 主动悬架 减振

【摘要】：时滞减振理论的提出距今为止已有将近三十年的时间,其相关理论在抑制线性、非线性系统的振动方面取得了较为丰硕的成果,时滞减振思想已经较为成熟,尽管分数阶微积分理论的提出时间较短,但其在描述粘弹性材料的本构关系方面具有整数阶微积分所不可比拟的优越性。悬架系统作为一种典型的振动系统,具有一定的代表性,而且因其比较贴近人们的日常生活,减振需求也较为迫切,为此本文基于汽车悬架系统进行了一系列的研究。首先建立了考虑时滞的分数阶天棚阻尼悬架系统的数学模型,并通过对其动力学方程的运算确定了该系统的特征方程,采用高哲算法对分数阶天棚阻尼悬架系统的稳定性进行了分析,一方面证明了高哲算法在分数阶时滞系统的稳定性分析方面的实用性,另一方面也证明了时滞作为一种不利因素,在设计控制策略时必须进行适当的考虑,忽视它的存在,可能会产生某些不良后果。其次介绍了时滞动力吸振器的减振原理,利用以电池作为时滞动力吸振器的电动汽车为例,研究了时滞动力吸振器在分数阶微积分描述的悬架系统中的减振效果,研究结果表明在保证主系统稳定的同时运用时滞减振理论依然可以达到比较理想的减振效果。最后基于对整数阶时滞动力吸振器的减振原理和对高哲算法的理解,提出了一种分数阶时滞动力吸振器,并通过对高哲算法的逆推提出了确定吸振器控制参数的求解方法,而后利用数值仿真结果证明,该分数阶时滞动力吸振器由于具有主动调谐功能,使其无论在主系统的共振频率点还是其它频率点处都能使主系统的振幅大幅度减少。本文是在对时滞减振理论充分理解的基础上完成,其中引入了分数阶微积分理论保证了研究内容的先进性,同时提出的两个理论相结合的分数阶时滞动力吸振器无异于对时滞减振理论在分数阶微积分领域的发展起到了抛砖引玉的效果。
【关键词】：分数阶微积分 时滞 高哲法 稳定性 主动悬架 减振
【学位授予单位】：山东理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：U463.33
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 绪论8-16
• 1.1 课题的研究背景及意义8-9
• 1.1.1 课题的研究背景8-9
• 1.1.2 课题研究意义9
• 1.2 相关领域研究现状及发展方向9-15
• 1.2.1 悬架控制技术发展状况9-11
• 1.2.2 分数阶理论及其应用发展状况11-13
• 1.2.3 时滞动力减振理论的研究概况13-14
• 1.2.4 分数阶时滞系统的研究概况14-15
• 1.3 论文的主要内容15-16
• 第二章 分数阶微积分理论基础16-28
• 2.1 分数阶微积分的基本函数16-17
• 2.2 分数阶微积分的定义17-19
• 2.2.1 Riemann-Liouville定义17-18
• 2.2.2 Grünwald-Letnikov定义18-19
• 2.2.3 Caputo定义19
• 2.3 分数阶微积分的性质19-20
• 2.4 分数阶微积分方程的解法20-27
• 2.4.1 分数阶微积分方程的解析方法20-22
• 2.4.2 分数阶微分方程的数值方法22-23
• 2.4.3 分数阶微分算子的离散化近似23-26
• 2.4.4 滤波器算法的数值模拟与比较26-27
• 2.5 本章小结27-28
• 第三章 分数阶时滞系统稳定性判定的理论基础28-37
• 3.1 无时滞分数阶系统的稳定性28-29
• 3.2 时滞条件下分数阶系统的稳定性分析29-36
• 3.2.1 分数阶时滞系统的基础知识29-32
• 3.2.2 穿越频率值的计算方法32-33
• 3.2.3 临界时滞的计算方法33-34
• 3.2.4 时滞的稳定性区间判定方法34-36
• 3.3 本章小结36-37
• 第四章 分数阶天棚阻尼悬架系统的时滞稳定性区域判定37-45
• 4.1 分数阶天棚阻尼悬架系统模型的建立37-39
• 4.2 分数阶天棚阻尼悬架系统稳定时滞区间判定39-42
• 4.3 数值仿真结果42-44
• 4.4 结论与分析44
• 4.5 本章小结44-45
• 第五章 传统时滞动力吸振器在分数阶悬架系统中的应用45-52
• 5.1 动力吸振器的减振机理45-46
• 5.2 时滞动力吸振器的减振机理46-47
• 5.3 时滞动力吸振器在分数阶悬架系统下的控制研究47-50
• 5.4 数值模拟验证与分析50-51
• 5.5 本章小结51-52
• 第六章 一种新型的分数阶时滞动力吸振器的设计52-59
• 6.1 分数阶时滞动力吸振器反馈增益参数的确定52-53
• 6.2 分数阶时滞动力吸振器反馈时滞量的确定53-54
• 6.3 保持系统稳定的时滞量最值分析54-55
• 6.4 分数阶时滞动力吸振器调谐能力分析55-56
• 6.5 数值模拟与分析56-58
• 6.6 本章小结58-59
• 第七章 全文总结与工作展望59-61
• 7.1 全文总结59-60
• 7.2 问题与展望60-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间参与的课题及公开发表的论文65-66
• 致谢66

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