振动控制系统是采用压制,或者至少,不良振动的衰减会影响系统和结构,如建筑物、车辆、飞机、和桥梁。这些系统通常显示非线性行为由于材料特性的变量,多变的几何,和更多的非线性设备,导致磁滞现象。预测系统的反应,许多滞后模型已经开发出来。

磁滞非线性行为的过程中遇到各种输入和输出变量之间的关系涉及到记忆效应。这些系统的详细物理建模是一个艰巨的任务,和获得的模型通常使用太复杂的真实世界的应用程序( 1]。为此,提出了系统与滞后的替代模型。这些模型结合一些物理理解滞后系统的黑箱模型,命名为“semiphysical”模型。

多年来,各种semiphysical模型的滞后。其中最广泛采用的是Bouc-Wen滞后模型( 2, 3]。这个模型最大的特点是它的多功能性;通过适当的模型参数的选择,它可以代表各种各样的软化或硬化顺利不同或几乎双线性滞回行为。

Bouc-Wen模型已广泛应用于当前的文学与滞回行为数学描述组件和设备。因此,本文献综述的目的是为工程师和研究人员提供一个概览的工作地址的造型通过Bouc-Wen模型的振动控制系统。本文分为三个主要部分:部分 2侧重于数学和物理性质的Bouc-Wen模型,而部分 3关注Bouc-Wen模型参数的识别。部分 4提供了有关几个振动控制案例研究结果的有效性Bouc-Wen模型,磁滞的准确描述,验证。

在本节中,Bouc-Wen模型的数学公式的描述。

考虑,例如,运动方程的单自由度机械系统(应用): (1) 米 u ¨ t + c u ˙ t + F t = f t , 在哪里 米 是质量, u ( t ) 位移, c 是线性粘滞系数, F ( t ) 是回复力, f ( t ) 是激励;overdot表示对时间的导数。

恢复力 F ( t ) 基于Bouc-Wen模型, (2) F t = 一个 F y u y u t + 1 - - - - - - 一个 F y z t , 在哪里 一个 : = k f / k 我 postyield刚度的比例吗 k f 对preyield刚度 k 我 : = F y / u y , F y 是屈服力, u y 是产生位移, z ( t ) 是nonobservable无因次滞后变量遵循下列非线性微分方程零初始条件 ( z ( 0 ) = 0 ) : (3) z ˙ t = u ˙ t 一个 - - - - - - γ + β 胡志明市 ⁡ u ˙ t z t z t n 。 系数 一个 , β , γ , n 是无量纲量,控制模型的行为和胡志明市(·)是符号函数。积极的为小值指数参数 n 从弹性过渡到postelastic分支是光滑的,而对于大价值观的转变变得突然,接近的双线性模型。的参数 β 和 γ 控制滞后环的大小和形状。不同的符号纸纸和通常的地方 β 和 γ 交换。

从( 2由此可见,恢复力 F ( t ) 可分为弹性和滞后部分如下: (4) F 埃尔 t = 一个 F y u y u t = 一个 k 我 u t = k f u t , F h t = 1 - - - - - - 一个 k 我 z t 。 因此,该模型可以并行可视化为两个弹簧连接( 4)(图 1)。

Bouc-Wen模型的参数有以下标准: (5) 一个 ∈ 0 1 , k 我 > 0 , k f > 0 , c > 0 , 一个 > 0 , n > 1 , β > 0 , γ ∈ - - - - - - β , β 。 在[ 23),事实证明,Bouc-Wen模型的参数在功能上是多余的,实际上多参数向量可以在给定的激励下产生相同的反应。然后这个冗余可以被修正参数 一个 统一( 23]。

Constantinou和Adnane 24)建议约束 一个 / ( β + γ ) = 1 为了减少未知参数的总数六: γ , n , 一个 , F y , u y , c 。

在[ 25),一个不对称Bouc-Wen模型获得调整的速度 (6) u ˙ t ⟵ u ˙ t - - - - - - 胡志明市 ⁡ u t , 在哪里 μ 的比例因子的调整。

Bouc-Wen模型的修改提出了( 26- - - - - - 28)包括强度、刚度、和捏退化影响,通过合适的降解功能: (7) z ˙ t = h z t η ε u ˙ t 一个 ε - - - - - - ν ε β 胡志明市 ⁡ u ˙ t z t n - - - - - - 1 z t + γ z t n , 在哪里 ε 是滞回能量吸收和功能 ν ( ε ) , η ( ε ) , h ( z ) 与强度、刚度、和挤压降解效果。 ν ( ε ) , 一个 ( ε ) , η ( ε ) 是线性增加的功能定义为 (8) ν ε = ν 0 + δ ν ε t , 一个 ε = 一个 0 - - - - - - δ 一个 ε t , η ε = η 0 + δ η ε t 。 缩放功能 h ( z ) 是 (9) h z = 1 - - - - - - ς 1 ε 经验值 ⁡ - - - - - - z t 胡志明市 ⁡ u ˙ - - - - - - 问 z u 2 ς 2 ε 2 , 在哪里 (10) ς 1 ε = 1 - - - - - - 经验值 ⁡ - - - - - - p ε t ς , ς 2 ε = ψ 0 + δ ψ ε t λ + ς 1 ε , 和 z u 是终极的价值 z ,由 (11) z u = 1 ν β + γ n 。 额外的模型参数 δ ν > 0 , δ 一个 > 0 , δ η > 0 , ν 0 , 一个 0 , η 0 , ψ 0 , δ ψ , λ , p , ς 。当 δ ν = 0 , δ η = 0 , 或 h ( z ) = 1 分别,没有强度退化,刚度退化,或缩放效果被认为是在模型中。

重要的是要注意,Bouc-Wen模型可以提供一个良好的与真实的数据为一个特定的输入,而不一定能保持的重要物理性质不同的令人兴奋的输入。在此基础上考虑,物理和数学的属性Bouc-Wen模型全面讨论( 1),人们已经发现,如果系统参数方面的约束 (12) n ≥ 1 , u y > 0 , 一个 > 0 , β + γ > 0 , β - - - - - - γ ≥ 0 , 然后激动人心的独立模型是有效的输入。当( 12)感到满意,( 3)可以表达的标准化形式。

定义参数 (13) ρ = 一个 u y z 0 > 0 , σ = β β + γ ≥ 1 2 , z 0 = 一个 β + γ n , 它遵循 (14) w ˙ t = ρ u ˙ t 1 + w t n σ 1 - - - - - - 胡志明市 ⁡ u ˙ t w t - - - - - - 1 σ 与 (15) w t = z t z 0 。 在[ 29日),它是证明 w ( t ) 界范围内吗 ( - - - - - - 1 , 1 ] 。

用( 14)和( 15)( 2),它是 (16) F t = k f u t + k w w t , 在哪里 (17) k w = 1 - - - - - - 一个 F y z 0 > 0 。 因此,Bouc-Wen模型的未知参数的标准化形式 ρ , σ , n , k f , k w 以下约束: (18) ρ > 0 , σ ≥ 1 2 , n ≥ 1 , k f > 0 , k w > 0 。 模型参数可由系统辨识技术,使用实验的输入和输出数据。

执行Bouc-Wen模型参数的识别采用的识别算法比较输出信号和测量模型,对于相同的输入信号,为了确定未知模型参数。Bouc-Wen模型介绍了复杂性的非线性参数识别。几种方法,根据不同的方法,然后提出。在本节中,提出了不同的识别算法的概述。

迭代最小二乘方法,提出了基于改进的高斯牛顿方法,在 5]。识别进行了扩展Bouc-Wen模型的参数估计,依照(占强度和刚度退化 26]。系统识别过程如图 2。

在[ 30.),振动控制系统组成的磁流变弹性体的磁流变阻尼器串联。Bouc-Wen模型采用磁流变阻尼器的磁滞繁殖,并使用最小二乘法确定的参数。

在线Bouc-Wen模型的参数识别,也吸引了很多研究人员的关注。研究[ 31日, 32)提出了一种在线识别方法使用最小二乘自适应法。另一项研究( 33)使用一种自适应在线识别方法与变量跟踪方法调整适应增益矩阵。在[ 34),建立了一个线性参数化估计量的在线估计滞后Bouc-Wen模型未知系数(包括参数 n )。在[ 35),提出了一种自适应在线识别算法参数和非参数识别的结构模型,并应用到广义Bouc-Wen模型。提出的识别方法是一个递归最小二乘算法,只需要加速度测量。

除了最小二乘回归方法,基于遗传算法的标识( 36]。生殖过程采用轮盘赌选择和交叉和均匀变异的方法( 37]。

考虑到不对称行为,修改Bouc-Wen模型( 6)是采用模拟压电致动器。一种改进粒子群优化算法( 38)提出了以识别和优化模型参数(参见图 3)。图中的适应度函数 3评估实测位移之间的均方根误差和模型的输出。

粒子群优化也采用( 39)来识别Bouc-Wen模型的参数。在这项研究中,确定模型被用来描述一个大规模的动态磁流变阻尼器抗震减灾。

使用高斯牛顿迭代的方法估计滞后系统的参数与滑动输入-输出数据的基础上 40]。文献[ 41)提出了一种频域参数识别方法的非线性滞回光电隔离器。在[ 42, 43),规范化Bouc-Wen模型的识别方法。使用的分析描述(开发的磁滞回线 29日),提出了一种算法及其分析证明。它包含在激动人心的Bouc-Wen模型有两个周期信号与装卸形状(波周期),产生滞后周期响应的渐近。获得两个极限环被用作输入准确确定未知参数。

极限环方法也是采用( 10)来识别Bouc-Wen模型的参数采用复制一个钢丝绳的振动隔离器的迟滞。在[ 44),采用极限环方法确定大规模的磁流变液阻尼器的参数模型。

另一个基于人工蜂群算法的优化方法( 7, 45)开发确定Bouc-Wen滞回系统的最佳参数。拟议中的流程图如图 4。

在[ 46, 47),参数识别的约束非线性优化利用。在[ 48),Bouc-Wen非线性滞后项近似了合适的基函数的幂级数展开,然后函数的系数测定使用标准的最小二乘法。

Bouc-Wen模型参数可能还认同过程基于非线性滤波,使用,例如,扩展卡尔曼滤波器(EKF)或无味卡尔曼滤波(UKF)。杨和马 49)提出了一个与全球加权迭代策略约束卡尔曼滤波器,这是有效地估计所有Bouc-Wen磁滞模型的参数。Zhang et al。 50)应用的滞后系统的识别算法进行展览退化和捏;BW-model的参数都是确定没有问题。

在[ 51- - - - - - 53),采用UKF nondegrading和有辱人格的滞后系统的识别。识别结果表明UKF非常适合识别复杂的非线性系统,这种方法可以产生准确的估计的参数Bouc-Wen模型。结果还表明,UKF优于EKF对计算效率和鲁棒性测量噪声水平。

振动控制是抑制的主要范围,或者至少,不良振动的衰减会影响系统和结构,如建筑物、车辆、飞机、和桥梁。使用被动振动控制通常是意识到,半活性或活性( 54- - - - - - 58)系统和相当大的滞回行为中可以找到这些。

被动振动控制,如被动基础隔震,是一个解决方案,已被证明有效的提高结构性能对地震事件。背后的主要概念被动基础隔震结构是提高灵活性,从而避免危险的地震地面运动( 59- - - - - - 62年]。基地隔离轴承安装在许多建筑物地震保护( 63年];然而,大型基础位移造成被动隔振系统灵活性的增加可能会超过规定限制严重[地震波下的结构设计 64年- - - - - - 66年]。

半活性振动控制由一个被动隔振系统结合可控半活动的设备( 67年- - - - - - 71年]。半活性振动控制是一种控制技术,功耗更小改变隔离系统的特性,但没有机械能引入到结构体系。不同于被动控制技术,半活性控制系统有较高的变异性由于不同功能的能量耗散的控制设备功率变化时,如变刚度或阻尼值。

振动主动控制是另一个控制技术使用的能量产生的主动控制装置,通过提供外部电源,提高振动系统的性能。振动现象的缓解就业的基础上适当的致动器结构和传递机械能,近年来,大量的研究已经完成了使用压电致动器柔性结构的振动主动控制问题。几种驱动系统中,压电陶瓷材料已经收到多扩散的主动振动控制,因为机械简单,体积小,重量轻,大有用的带宽,有效的电能和机械能之间的转换,并容易集成各种金属和复合结构( 72年]。

综述相关文献报道利用Bouc-Wen模型造型歇斯底里的几个振动控制系统的行为。评审是组织成三个部分,解决具体问题:Bouc-Wen模型的数学性质,识别模型的参数,并应用动态Bouc-Wen模型描述不同类型的振动控制系统。部分 2描述了Bouc-Wen模型的理论基础,第一次制定,其连续的修改。部分 3提出了不同的方法用于Bouc-Wen模型参数的识别。部分 4Bouc-Wen模型的多个应用程序提供的造型设备广泛用于振动控制。每个部分提出了什么,从作者的角度看,具体问题是主要的贡献。