双层隔振系统是一种旨在通过双层结构,实现逐级减振的隔振系统。大量的工程减振系统可以利用该系统建立动力学模型。该减振系统的应用范围十分广泛,如用于潜艇上的浮筏隔振系统,用于汽车悬架的减振系统等。同时,按照其减振对象来分还可以分为力隔振和位移隔振等。在振动控制领域,根据外部对隔振装置输入能量的大小,振动控制分为被动、主动和半主动三种。目前应用中的双层隔振非线性系统装置的中间隔振元件主要是由阻尼特性固定不变的被动元件组成。这就在一定程度上限制了整个隔振装置的隔振效果,使其只能对某一段频域范围内的激励信号有着好的隔振效果,而对于其他频域范围内的激励信号隔振效果就不是很明显了。研制出阻尼特性可以改变的阻尼器件来安装在隔振装置上及设计控制仿真算法,使系统在所受到的外界信号激励下,能够按照所设计的控制策略来调整阻尼器可控屈服阻尼力的大小,使隔振装置的隔振效果得到进一步的提高。电流变器件通过控制电场的强度来调节输出阻尼力,因此可以充当智能机电控制系统中连接电气单元和机械单元的良好媒介。隔振试验台和控制系统是实现控制方法和检验电流变器件性能的关键设备。双层隔振系统中,电流变智能阻尼器是一个非线性环节。由于构成系统的各种元器件都要受到最大能力的限制,各种部件都会出现饱和现象,执行器的饱和非线性是半主动双层隔振系统的一个典型特征。因此双线性系统的控制器也受到阻尼大小范围的约束。在半主动阻尼控制研究方面,前人解决了线性建模问题最优解的搜索问题,但是,对于双线性系统的模型并没有进行最优解的搜索工作。因此,对双线性系统的研究前景诱人。本项目研究成果在潜艇、其他舰船、汽车、高端机床、抗震建筑等方面都有巨大的应用前景和社会、军事价值。论文的主要工作是设计不同的控制策略对双层隔振非线性系统进行研究,并对带有智能阻尼器的双线性隔振系统进行仿真和实验研究,达到期望的隔振效果。创新点有:第一、针对双层隔振非线性系统阻尼曲线存在无法求解的缺陷,提出综合利用推广变分法原理,引入脉冲函数,使用最速下降法求解减振性能指标泛函的变分导数,获得了工程实际中不可导曲线的最优解。第二、提出了基于最优控制和半主动控制的最优阻尼半主动联合控制方法,使用该方法来调整智能阻尼器可控屈服阻尼力的大小,使减振装置的低频段减振效果得到明显提高。本文研究在(单频、双频、多频、高频)正弦信号、随机信号、冲击信号、混合信号激励下最优阻尼半主动控制的隔振效果。主要针对五种不同的控制方法,包括:最优阻尼半主动控制、天棚阻尼半主动控制、最优被动阻尼控制、最大被动阻尼和最小被动阻尼控制。仿真实验表明:最优阻尼半主动控制对冲击信号的减振效果优于对随机信号的减振。最优阻尼半主动控制在上述五种控制方法中效果最好。第三、提出基于双线性阻尼控制系统模型的智能减振控制策略来适应不同频段外部激励频率的变化,扩大了减振频率范围。最后,结合力隔振试验平台和控制系统,运用最优阻尼半主动控制律控制隔振器的阻尼力变化进行实验研究。实验结果表明,最优阻尼半主动控制可以有效改善力隔振系统的隔振性能。