基于速度和位移反馈的圆柱涡激振动主动控制研究

作者：邹琳^*; 王家辉; 王程; 郑云龙; 徐劲力^*

来源：力学学报, 2023, 55(09): 1834-1846.

• 圆柱
• 涡激振动
• 主动控制
• 遗传算法
• 神经网络

以单自由度二维圆柱为研究对象,将速度反馈与位移反馈加入涡激振动理论模型中,探究了速度反馈和位移反馈控制规律,同时引入智能算法,利用神经网络将流场信息映射到反馈增益大小,采用遗传算法优化神经网络参数,从而得到不同折合流速(Ur=3.5～8)下速度反馈与位移反馈较优组合,由此提出圆柱涡激振动增强策略,进而实现不同流速下圆柱涡激振动主动控制.研究表明:速度反馈与位移反馈为涡激振动系统提供了能量源,激发了圆柱的振动和漩涡脱落,使涡激振动的起振时间要早于未受控状态,且振动频率高于未受控状态,使圆柱的涡脱频率不再受圆柱固有频率的支配,最终实现了在折合流速范围Ur=3.5～8内使圆柱的振动幅值比稳定保持在目标振幅比(0.6～0.8)内,这一结果说明外部激励能够控制结构的振动速度和起振时间;同时将反馈增益约束引入智能控制算法模型中,对原计算模型进一步优化,使平均能耗J较无约束情况降低了33.08%,极大地减少了主动控制过程的能耗.本研究可实现主动控制钝体涡激振动增强,将有益于更有效地捕获风振能量.

• 单位
  机电工程学院; 武汉理工大学