主动噪声控制技术（共12篇）
主动噪声控制技术 篇1
摘要：将基于神经网络预测的模糊控制技术应用于静电悬浮加速度计地面实验装置主动隔振系统。神经网络预测模型可以根据当前时刻控制器与隔振平台的输出,能够对下一时刻隔振平台的运动状态提前作出预测,并将这一状态反馈输入到模糊控制器,能够使模糊控制器提前作出判断对隔振平台进行控制。研究结果表明该算法不仅可以限制控制信号的振荡,而且有利于抑制超调,对0.1Hz以上的低频激扰具有良好的隔振效果。
关键词：神经预测,主动隔振,低频
0 引言
地球重力场是地球的基本物理场之一,发射专用的重力测量卫星进行全球重力场测量对人类生活具有重要意义。重力测量卫星在轨道上的摄动除了地球重力、太阳和月亮引力的影响外,还包含大气阻力、太阳辐射等非惯性力的影响。为了从卫星的摄动数据中得到地球重力场,这些非惯性力的影响必须消除。而最终获得的重力场空间分辨率和测量精度取决于重力场卫星在轨位置和速度的测量精度以及非惯性力修正的精度。
非惯性力靠在卫星质心处放置的加速度计测量,目前具有代表性的CHAMP、GRACE和GOCE等3种重力测量卫星采用的都是静电悬浮加速度计[1](ESA),其特点是测量低频、慢变、微弱加速度。由此看出,在ESA数据标定试验中,其测量通带范围的加速度噪声极易被外界的各种干扰噪声所湮没。因此,地面的数据标定试验需要一个超静、无振的环境。本文针对ESA的特点设计了两级隔振平台,将基于神经网络预测的模糊控制技术应用到隔振平台的主动控制中,并进行了相关的实验研究。
1 隔振系统控制模型
ESA地面实验装置的隔振平台采用两级隔振技术,被动隔振主要隔离中高频振动激励干扰,主动隔振主要隔离低频激励干扰。在不考虑直接干扰力,只考虑垂向振动时,将主隔振系统简化为一个两自由度的弹簧质量系统[2],其数学模型如图1所示。
图1中,m1为平台底座质量;m2为隔振平台质量;k1、c1分别为第一级隔振的刚度系数和阻尼系数;k2、c2分别为第二级隔振的刚度系数和阻尼系数;y0为外界环境振动引起的地基位移,y1为平台底座的位移;y2为隔振平台的位移;fa为主动隔振致动器产生的主动控制力。其动力学方程为:
令式(1)中的x1=y1,x2=y2,x3=y1·,x4=y2·,则可获得状态空间表达式:
式(2)中,
2 控制系统结构
基于神经网络预测的模糊控制,可以根据当前时刻控制器与隔振平台的输出,能够对下一时刻隔振平台的运动状态提前作出预测,并将这一状态反馈输入到模糊控制器,能够使模糊控制器提前作出判断对隔振平台进行控制[3,4],这样不仅可以限制控制信号的振荡,而且有利于抑制超调。控制系统结构如图2所示。
3 控制算法设计
3.1 神经网络预测算法
神经网络采用三层BP网络,网络的输入量为模糊控制器的输出u和系统前一时刻的输出y(k),输出量为当前时刻系统的振动幅值y(k+1);采用20-10-1的结构[5],即输入层的神经元个数为20,隐含层神经元的个数为10,输出层有一个神经元;输入层、隐含层采用“S”型激活函数,输出层采用线性激活函数;BP网络的期望误差为0.001;学习算法如下:
(1)神经网络输入层
(2)神经网络的隐含层
式中vi、ωi为权系数;α为激励函数。
(3)神经网络输出层
式中y(k+1)为神经网络控制器输出;rj为权系数。设性能指标为:
(4)各层权值的调整规律
3.2 模糊控制器算法
将模糊控制器的输入、输出模糊量均划分为7级,其标准论域为{-3,-2,-1,0,1,2,3},并取“NB(负大)”、“NM(负中)”、“NS(负小)”、“ZO(零)”、“PS(正小)”、“PM(正中)”“PB(正大)”七个语言变量档次,输入为误差和误差变化率,输出为主动隔振致动器的控制量,各个语言变量值均采用三角形隶属度函数。根据图3分析可以得出模糊控制规则共49条[6]。
(1)当隔振平台的振动加速度方向为正(垂直地面向上),其变化率也为正。此时,隔振平台正快速向上振动,如图中的1点,故需加入负的控制力,使其向参考值靠近。控制力可根据隔振平台振动加速度的大小来调整。
(2)当隔振平台的振动加速度方向为负(垂直地面向下),其变化率也为负。此时,实验平台正快速向下振动,如图3中1点,故需加入负的控制力,使其向参考值靠近。控制力可根据隔振平台振动加速度的大小来调整。
(3)隔振平台的振动加速度为正,其变化率为负;以及振动加速度为负,其变化率为正时,此时实验平台向参考值靠近,如图3中2、4点,故不需要加控制力。适当的时候也可以加上小的控制力,加快其向参考值运动。
模糊规则如表1所示,去模糊化方法采用重心法。
4 仿真试验
基于Matlab建立控制系统的仿真模型[7,8]。采用不同频率周期正弦信号作为干扰源来仿真隔振系统的输出结果。实验结果如图4、图5、图6、图7、图8所示。
5 结论
仿真实验结果表明,频率为0.01Hz时,系统虽然起到了隔振作用,但是控制器抑制负信号的能力较差;频率为0.1Hz处,控制器出现了过控现象,隔振平台的振动没有被抑制,反而加强了;频率从1Hz到50Hz之间该控制系统有较好的隔振效果,而且在关键频率1Hz处隔振效率能够达到52%。由于是两种控制器联合控制,所以控制算法比较复杂,系统响应较慢而且随着干扰源频率的增大,系统的响应时间也在增大,比较适合应用于低频主动隔振控制的系统。
参考文献
[1]宋仁旺,陈琳英.静电悬浮加速度计关键技术剖析.计算机工程与应用,20094,5(34):67-70.
[2]Chen X,Han F T,Liu Y F.Modeling of an electrostatic micromotor based on a levitated rotor[C]//Proceedings of MNC2007,Sanya,Chi-na,2007.
[3]Pierre Touboul.Bernard Foulon Lisa Senseur Gravitationnel&Accéléromètres Electrostatiques,1ères journées LISA-France2,005:20-21.
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[7]周开利,康耀红.神经网络模型及其Matlab仿真程序设计[M].清华大学出版社2,005.
[8]丛爽.面向MATLAB工具箱的神经网络理论与应用[M].中国科学技术大学出版社,2009.
主动噪声控制技术 篇2
介绍利用埋入复合材料梁的压电传感器和驱动器对其振动进行主动控制的`实验研究及其结果.利用埋入的压电传感器和驱动器对其进行模型识别而得出结构的动力学模型,再将该模型用于控制器的设计,其优点是当结构本身或者约束、环境等发生变化后,可对结构的模型重新进行在线识别,及时更新控制参数,避免控制失效,而且不需要事先知道结构的其他属性.应用最优控制理论的全维状态观测器技术,结合所选取的压电传感器和作动器识别的结构动力学模型,可以设计出其最优控制器.实验表明,传感器信号的频谱峰值最大可以被有效地降低20dB左右.
作 者：吴克恭 姜节胜 Janocha Hartmut 作者单位：吴克恭,姜节胜(西北工业大学,振动工程研究所,陕西,西安,710072)
Janocha Hartmut(德国萨尔大学,自动化过程实验室,萨尔州,德国,66123)
主动可靠组播拥塞控制协议研究 篇3
关键词:主动网络;组播;拥塞控制
中图分类号:TN915.03文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2010) 03-0041-02
Active Reliable Multicast Congestion Control Protocol
Li Juan,Zhang Xiuru
(Central South University of Information Science and Engineering,Changsha410083,China)
Abstract:Multicast Congestion Control in the general model, based on research on the ACC(Active Congestion Control)protocol of the main algorithm and implementation process.ACC selection strategy for the sender sending rate as the congestion control parameters.According to fairness criteria for the worst link in the active node and the multicast sender filter parameters at the same time congestion,and finally controlled by the sender's congestion parameters.
Keywords:Active networks;Multicast;Congestion control
一、引言
(一)概述
随着计算机网络尤其是Internet应用的不断多扩展,传统的单播(Unicast)技术无法解决像基于IP的音/视频会议(多点传输)之类的网络传输问题,而广播(broadcast)技术又会大量消耗网络资源,严重影响传输效率,组播技术正是基于此类问题而提出的全新网络传输方案。
(二)相关工作
组播是网络中多用户之间进行数据通信所采用的通信方式。随着组播应用的发展,对于数据可扩展性、传输延迟和可靠性等性能都提出了更高的要求,而不同类型的应用对于不同性能参数的要求也不尽相同。组播应用在传输层通常是采用UDP来实现的,而UDP协议是基于“尽力服务”,并不保证所有数据的正确传输和接受。为此,作者根据国内外的一些研究资料,对ACC协议的主要算法和实施过程进行了深度的研究。
二、组播拥塞控制协议体系结构
(一)丢包的检测及拥塞控制参数确定
ACC策略使用了可靠组播差错回复(armer)协议的丢包检测模块,且利用接受到的数据包序号“间隔”(Packet SN Gap)来进行丢包检测。利用马氏过程研究了链路丢包率较高时的TCP吞吐量,给出了一个适应性更好的TCP吞吐量模型:
T(RTT,p, ,b)=
其中,b为每一ACK确认的数据包个数; 为重传定时器的时间长度,以往返行程时间的倍数表示;P为链路上的丢包率;RTT为往返行程时间。
(二)丢包率p的计算。
设TCP中拥塞窗口大小为w,TCP协议允许w个已发送但未被确认的数据包(Outstanding Packet)。这些数据包在网络中可能由于拥塞而发生丢失,因而发送者可能会检测到多个数据包的丢失,但TCP协议在一个拥塞窗口内只响应检测到的第一个数据包的丢失,而忽略此窗口内的其他丢包,将这些丢包看作同一个“丢包事件(Loss Event)”。在基于数率的拥塞控制中,并不存在拥塞窗口的概念,但由于TCP的拥塞窗口对应于一个往返行程时间,因而可以讲在一个往返行程时间内的多个数据包的丢失看作属于同一个“丢包事件”。
如图一所示,丢包事件的检测是在数据包接受记录队列的基础上进行的,设前一次丢包事件结束在数据包记录i,目前收到的数据包最大序号为i+n,接收者在发送者发送的n个数据包中接收到的数据包个数为m个,此时在接收者共有n-m个数据包丢失。设j为满足以下条件的具有最小序号的数据包:
1.i 2.数据包j在接收者丢失。 图一丢包事件检测 (三)参数指示过滤 依据ACC协议,主动节点上的基本的过滤算法描述为: If((Rate_New=0 and RTT_New=0)or Rate_Select≦Rate_New)then ADDR,RTT,Rate,Time_Select = ADDR,RTT,Rate,Tme_New else DROP_IT (四)拥塞控制的实施 当经过组播树中主动节点及发送者层层筛选出拥塞控制参数后,发送者即开始进入拥塞控制的实施阶段。因而ACC策略拥塞控制对于处在不同阶段的组播通信分别设计了不同的实施策略。在组播通信建立时,发送者不希望盲目发送组播数据包,因而它通过发送带有指示的单个组播数据包主动地要求接收者立即发送反馈消息。 三、算法的优化 为增加算法的稳健性和适应性,对算法做如下完善: (一)为增加算法的适应性,以满足不同网络条件的要求。ACC拥塞过滤算法加入了一个调节因子β,使得判断条件变为: If Rate_New=0orRate_Select≦β*Rate_New β参数通常取值范围为(0.8≦β≦1.2),当β取小于1的值时,节点对反馈消息的过滤比较严格,其对下游网络的恶化反应较慢,但不会出现较大的幅度变化。反之,当β取大于1的值时,节点更偏重于对目前下游网络中的恶化做出快速反应,此时节点中符合逻辑筛选条件的接收者会出现比较频繁的变化。 (二)对于主动节点来说,当它收到来自接收者的反馈消息并发现其符合拥塞控制参数筛选条件时,它将这一接收者视为当前其下游组播树中的“拥塞控制代表”,直到有新的符合拥塞控制参数筛选条件的反馈消息将其取代。因而此时应将此反馈消息向上游节点转发以反映这一情况。这一判断过程可以表示为: If Rate_New>0 and ADDR_New=ADDR_Select then ADDR,RTT,Rate,Time_Select=ADDR,RTT,Rate,Time_New; (三)主动节点的下游子树中,如果某一接收者被上游主动节点选为“拥塞控制代表”当主动节点子树中的拥塞情况好转时,其他组播接收者发生的反馈消息均不满足筛选条件,而无法取代其“代表”地位,此种情况称之为接收参数“僵死”。此时,主动节点中需要采取相应措施,定期地对这些“拥塞控制代表”的状态信息进行刷新,直接取新来到的消息中的参数为选定参数。设主动节点中设置的状态刷新时间长度为Time_Update,则这一过程可以表示为: If Rate_New>0 and ADDR_New ADDR_Select then ADDR,RTT,Rate,Time_Select=ADDR,RTT,Rate,Time_New; else DROP_IT; 组播发送者同样具备拥塞控制参数筛选模块,其功能和实施过程与主动节点中的一致。 (四)当组播通信进入正常工作阶段时,考虑到立即增大发送速率容易引发网络的拥塞,因而采用如下算法进行速率调整: Rate_Delta=Rate_New-Rate_Current Rate_Curren=Rate_Curren+ζ Rate_Delta(0<ζ<1) 这一算法可以提供平滑的最大发送速率,以避免造成或加重网络中的拥塞状况。 四、结论 ACC较全面的解决了基于主动网络的大规模可靠组播协议必须解决的主要问题,其算法的稳健性和适应性,满足了不同网络条件的要求。在今后的工作中,我还将对ACC协议进一步改进,包括过滤算法的完善,最大发送数率的提高。 参考文献: [1]周贤伟,杨军,薛楠.IP组播与安全[M].北京:国防工业出版社,2005 振动控制属于振动工程领域的一个重要组成部分,通常分为主动控制和被动控制两部分。虽然被动控制技术首先被广泛应用,但是在人们更高要求下被动控制技术已无法满足工程需求。相比之下,振动主动控制技术略胜一筹,凭借其综合多学科的特点,以及良好的控制效果和强大的适应能力受到当前机械工程方面的认可。为了开发其更大的潜力,国内外的相关研究机构纷纷对其进行了研究,这项技术从20 世纪50年代末发展到今天,已逐渐成熟地应用于多个领域。本文对机械振动主动控制技术的研究和其在机械工程领域的应用作一简单介绍,并从发展现状和技术的开发情况对这一技术的未来发展进行展望。 1 振动主动控制技术研究现状 振动主动控制技术始于20世纪20年代,由简单的电磁阀控制缓冲器发展而来。1960年左右在此基础上进行升级出现振动主动控制系统,之后随着科学技术的飞速发展,这项技术也随之快速发展。目前在航空航天的振动控制、土木建筑工程的抗振、车辆工程的减振以及其他机械的振动控制方面得到广泛应用。 在航空航天工程方面,对于大柔性结构的振动主动控制是关键,也成为主动控制的主要方面。其研究的主要方面是提高大柔性结构的控制效果,减少振动的影响。近年来,大量新型材料被应用于大柔性结构的振动主动控制,但是在减振方面还需进一步研究。 随着我国土木工程施工材料和技术的不断改进,土木工程领域的建筑和桥梁结构逐渐扩大,但随之带来的是结构的强度明显降低,建筑的舒适性和抵抗外力的作用已达不到工程要求。因此人们开始考虑对土木工程结构实行振动控制,实践证明达到了一定的减振效果。土木工程结构的振动主动控制不是定时常规的线性控制系统,需要在工程进行中根据实际情况实时作出判断,建立系统。因此,在自适应控制方面还需进一步深入探索。 同样在车辆工程方面,为满足人们驾驶车辆的稳定性和乘坐舒适性要求,相关研究人员在减少车辆的振动方面进行了大量尝试,比如成本较低的开关式半主动隔振系统,该系统由开关控制,具有很强的非线性。但是由于市场和技术的难度,在强迫振动方面还未进行大量研究,如何攻克这项难题是目前研究的重点。 一些高密度的机械加工对加工机床的振动有严格的要求,传统的振动被动控制已不能满足精密加工的要求,必须进行主动控制。机器人和各种电子设备的加工向轻量级方向发展,控制机器人的柔性机械臂问题受到重点关注。机械工程领域控制转子的振动一直比较重要,近年主要探索利用新型材料来改善振动,也获得了一些成功。 2 机械振动的主动控制 2.1 机体振动主动控制 机体的振动主动控制主要应用在精密加工的主动隔振中,防止地面振动造成机体振动。由于精密加工的严格要求,主动控制能对振动进行有效控制。其中最常见的方法是在基础和机体间安装作动器,提供主动控制力,减小机体振动。机体振动主动控制原理如图1所示。当传感器接收到机体的振动信号后,由控制器处理,驱动作动器达到减小振动的目的。其中传感器是整个工作原理的关键,高精度的传感器能够增强减振效果。 2.2 转子振动主动控制 1970年开始对转子振动主动控制进行研究,主要对象是挠性转子。转子振动主动控制主要是对高速运转的机械超过临界转速情况下运转引起的振动进行控制,因此保证转子的安全稳定运行是关键。 2.2.1 主动磁悬浮技术 主动磁悬浮技术以其非接触、无摩擦、无润滑和低功耗等特点,成为转子振动主动控制的重要技术。其中电磁轴承可以当作作动器控制挠性转子,该技术通过计算机模拟,肯定了其可行性。而且还通过此项技术研究出了控制刚度和阻尼的方法,均得到了很好的验证。 1-基础;2-等效弹簧高度;3-等效阻尼;4-机体;5-传感器;6-控制器;7-作动器 2.2.2 挤压油膜技术 挤压油膜技术也能实现对转子的振动主动控制。转子的振动偏幅能够通过油膜阻尼器来降低,而且其质量轻、体积小、结构简单,可以充分提高转子的稳定性。因此该技术早在20世纪60年代就被应用于航空发动机上,但是这还是一种被动的阻尼器,会给机体造成严重影响,在此基础上,又研究出了减振更好的可控挤压油膜轴承。 2.2.3 电流变技术 由于电流变阻尼器在减振方面具有很好的效果,因此电流变技术经过研究人员的证实可用于控制转子的振动;同时发现通过控制电场强度也可以控制转子振动,只需将电流变液体注射到挤压油膜阻尼器内即可。研究者的多项研究表明,电流阻尼器可以很好地控制振动。 2.2.4 主动静压轴承技术 超精密机床运转大多采用液体或者空气来对主轴进行静压,研究者提出了主动静压轴承技术来扩大机床的回转精度。 2.3 其他方面 还有对机器人等其他精密、高速、承载力大的机械领域的柔性机械臂的振动进行控制。 3 振动主动控制方法 3.1 极点配置法 极点配置主要是对特征值和特征向量进行配置,振动主动控制系统的动态特性由特征值决定,稳定性由特征向量决定,而特征值和特征向量又是根据系统的动态要求来确定,通过反馈和输出反馈改变极点位置,达到控制的目的。 3.2 自适应控制 当机械结构和参数不确定时,可以选择自适应控制,其中包括前馈、校正、模型参考。前馈控制通常认为干扰源是可以测定的;校正是通过在线识别参数并对参数进行整定的方式;模型参考是将受控结构通过自适应驱动,输出参考模型。 3.3 最优控制 理论上采用极值、动态规划和最优滤波方法可以实现机械结构振动的最优控制,实际中经常采用建立降阶模型的方法。但由于模型的约束条件很多,很难实现最优控制,只能进行次最优控制,但如果将极点配置法和最优控制结合起来,设计一种低阶控制器就能实现最优控制。 3.4 鲁棒控制 鲁棒控制是根据线性规律和系统的抗干扰能力反馈来满足控制要求。其中,滑膜变结构控制和滑膜变结构与自适应控制结合的方法,已经得到了广泛应用。这种控制方法能很好地解决高开关切换频率引起的振动。 4 发展展望 (1)振动主动控制技术在航空航天和土木工程领域仍是研究的重点和热点。 (2)精密机械工程的微幅振动主动控制技术,以及传统控制技术理论是否完全适用于该技术是需要进一步研究的重点方向。 (3)高精度、稳定性较强的传感器、作动器等新型材料的研究是必然。 (4)智能化控制方法的研究可以对实际系统的非线性结构的不确定性进行良好控制,也可以将智能化与鲁棒等控制方法结合,这需要多学科的共同努力。 5 结束语 纵观当前基于机械振动主动控制技术的研究现状,可以肯定的是在一些方面已取得了一定的成效,但是,之前研究的振动主动控制技术已很难满足目前精密机械加工所要求的微幅振动控制方法,因此,在今后的研究中,重点将放在机械振动控制的现代化和智能化方面,以适应更高的振动控制要求。 摘要：对目前基于机械振动主动控制技术的研究现状做了简要的阐述,并对振动主动控制中的常用技术和振动主动控制方法进行简单介绍,探索了基于机械振动主动控制技术构建下的发展趋势。 关键词：机械振动,主动控制,现状,发展 参考文献 [1]王加春,李旦,董申.机械振动主动控制技术的研究现状和发展综述[J].机械强度,2001(2):44-45. [2]陈计滔.机械振动主动控制技术的研究现状和发展综述[J].中国科技博览,2012(31):475-476. 半主动控制液力悬置的模拟和实验研究 设计开发了一种阻尼可调式半主动控制液力悬置,通过调节惯性通道的截面积可以改变减振器动刚度和滞后角的峰值发生频率和最大峰值的.幅值,从而达到改变减振器动特性的目的.双层隔振实验台上的实验结果表明在输入激励幅值不变的情况下,通过改变惯性通道的截面积可以在各种激振频率下得到最佳的隔振效果,在实际应用中可以根据发动机的实际转速实时调节减振器的惯性通道截面积,从而达到最佳的隔振效果.主动噪声控制技术 篇4
主动噪声控制技术 篇5
主动噪声控制技术 篇6
（一）高校教育成本的内涵 教育成本的本质是为使受教育者接受教育服务而耗费的资源价值。高校教育成本是对象化的教育成本，是指高校为培养一定种类、一定数量的人才而发生的一切教育资源价值。它主要包括：（1）人力资源成本，它是指高校支付的所有直接或间接参与学校教育活动的人力资源的使用成本；（2）固定资产成本，它指高校直接或间接用于教学的建筑物、房屋、仪器设备、公用设备等的折旧费；（3）公用成本，它指高校的公务费、业务费、小额设备购置费和修缮费等。
（二）高校教育成本控制的内涵及构成 控制指在一定的条件下，为了达到预定的目标，对一个过程或一系列事件施加影响的有组织行为，因此高校教育成本控制就是指高校为使教育成本达到预期目标，从而采取一定的管理形式和方法，对各种教育费用的发生额进行约束和监督的一种管理工作范式。它可分为三个部分：（1）教育成本预防控制，它是指通过制定教育目标成本计划，力求对运行结果实现目标管理；（2）教育成本运行控制，它是指对每一个运行过程，实施动态的跟踪管理；（3）教育成本反馈控制，它是指通过教育成本核算，反馈有用的信息，对教育成本控制进行综合评价，并提出改进措施。
（三）高校教育成本控制的现实意义 “十年树木，百年树人”，教育是立国之本，更是一项规模宏大的系统工程，而高等教育又是重中之重。我国十分重视高等教育，目的就是在于个体的发展和社会的进步。置身于市场经济大潮中的高校，竞争不可避免，如何在竞争中求得生存和发展是高校普遍关注的问题。高校要建设、要购置设备、要正常运行，都离不开资金，一旦能获得充足的办学资金，就能使高校走上良好的发展道路，然而目前一方面由于教育成本分担机制的形成，经费紧缺成为高校普遍存在的问题；另一方面，同时也存在教育资源利用率不高和浪费严重的现象。在资金紧缺的情况下，更要加强教育成本的控制，杜绝浪费，降低高校运行成本，提高资源利用效率，提高办学经济效益，否则就会导致资金链条断裂，甚至使高校濒临破产的地步。因此，高校教育成本控制能为高校发展注入活力，为高校面向社会自主办学打下经济基础，有利于高校健康稳定、可持续发展。
二、高校教育成本控制存在的问题
（一）意识方面的缺失——高校教育成本控制意识淡薄 长期以来，我国高校自身很少有进行成本控制的意识，广大教职员工及管理干部普遍缺乏成本效益观念，这也是高校成本控制存在问题的根本原因。长期以来，高校作为非营利组织，没有交纳所得税的要求，税务部门不要求提供利润信息，国家的法律、法规对高校没有计量培养成本的要求，因此，高校没有面临计量教育成本的外在压力。另一方面，高校的治理结构决定管理者从自身的利益出发，没有进行计量成本的内在要求。在高校内部，上至校长，下至教职工，在收费问题上他们与接受培养的学生的利益往往不一致。学校在可能的条件下，都会谋求自身利益的最大化，比如追求舒适的办公条件、购买豪华轿车、公款吃喝等。鉴于以上两方面的原因，高校既没有足够的外在压力，也没有足够的内在动力，追求成本最小化或效率最大化，相反还衍生和助长了决策的随意性，盲目投资、攀比，不计算投入与产出，忽视效益。
（二）制度方面的缺失——高校财务管理体制不完善 财务管理体制是指在资金运动过程中规定经济组织同各方面的财务关系的制度。成本管理要依托财务管理，健全的财务管理体系是保证成本管理体系正常运转的先决条件。高校财务工作应侧重于管理，而不是简单的记录、反映财务收支和向上级单位提供财务报告。高校财务管理应对高校的财务活动进行事前预测、事中控制和事后评价追踪。虽然，我国高校对一些大宗项目的决策也进行了事前的考察、预测、分析、论证，但这些决策往往有一些不科学、片面的地方，从而不可避免地造成资金的损失和浪费。这一方面是由于部分高校性质、历史、规模等原因，致使其自身的管理水平不高，教条主义、经验主义管理现象普遍存在；另一方面，由于缺乏科学的决策机制、严密的管理制度和专门的管理人才，管理思路落后和管理手段匮乏，没有真正形成科学的管理体系。
（三）管理方面的缺失——高校资源耗费不合理 具体包括：
（1）高校人力资源耗费偏高，工作效率低。人力资源是社会经济发展中最重要、最活跃、最有创造力的因素。高校人力资源是将高校中的人力因素资产化处理，是高校拥有、支配并使用的各种具有劳动能力和社会财富创造力的人员的总和。近年来，高校办学规模不断扩大，学校的教学、行政人员随之增加，甚至一定程度上的存在不少冗员，而政府所拨的日常运行经费是以在校学生人数决定，与教职工人数并不直接挂钩，不少学校只能将绝大部分资金用来发放工资，这样人力资源成本比例偏高。同时，由于高校内部分配制度的不合理和人事制度的僵化，高校体制臃肿，人浮于事，不仅没有效益可言，而且加重了高校的财政负担；而且对于高校重金培养、引进的人才，也没有充分发挥其作用，这些都造成人力资源成本的浪费。
（2）高校固定资产浪费严重，使用效率低。固定资产是高校资源的一个重要组成部分，主要是指各种教学科研设施和文体娱乐、生活服务设施等。高校基本建设投资的全部和教育成本中的公用费用的大部分都与这些固定资产的兴建、购买、使用和维修相关。高校内部各成体系，许多固定资产长时间闲置或低负荷运转，使用率低。这是由于高校对固定资产的管理，一方面制度不健全，产权意识淡薄，管理混乱；另一方面，资产配置不合理，重复购置。近些年来，许多高校为了扩大规模，都进行了大量的固定资产投资，如增盖教学办公大楼，购置先进设备等，但是不切实际地依靠贷款铺摊子、上项目，盲目追求高标准，尤其是个别高校贷款规模大大超出其承受能力，不仅带来了教育成本的急剧提高，而且利息支出也成了学校的沉重负担。
三、基于主动性的高校教育成本控制对策
（一）空间维度上 空间维度上，可将高校教育成本控制在横向上和纵向上做以拓展。纵向拓展是指向高校教育成本形成的两端拓展，横向拓展是指要将高校教育成本控制从直接提供教育服务的部门向其他管理和服务部门平行推进，形成完整的成本控制体系。总之，教育成本控制在空间维度上，强调对外界环境的开放性、对外部大环境的主动适应性和内部组织的有序性、信息流动通畅。
（1）树立经营高校的观念。社会主义市场经济体制的确立与运行，使我们认识到无论是盈利性组织还是非盈利性组织都必须采用企业理念进行管理和经营，高校自然也能不例外。在市场经济条件下，与高校有联系的市场主体包括个人和社会团体。学校和受教育者个人、社会团体之间形成了提供服务与消费服务的关系，而学校与学校之间成为竞争对手。“优胜劣汰，适者生存”，高等教育必须适应市场经济体制的生存环境，抛弃计划经济时代的封闭办学模式，开放于社会、服务于社会，依照市场导向确定学校发展规模与发展速度；引进市场机制配置高等教育资源，形成低成本发展模式，用企业管理理念和经营方式来指导办学，从观念上强化高等教育的服务和经营意识，提高办学效益，在社会变革中既适应社会需要，同时又能促进自身的发展。
（2）建立主动成本控制系统的组织体系。主动成本控制系统可以分为成本决策层、成本控制层和成本执行层，其中成本决策层负责企业的总体性决策和成本目标，成本控制层负责成本的计划、标准和目标制定，而成本执行层负责具体任务的执行。成本管理要依托财务管理，健全财务管理体系是保证成本系统运转的先决条件，具体是以财务部门为中心，以人事、教学、科研、后勤等各职能部门为横向，以各院、系、个人为纵向的纵横交错的财务管理网络系统，建立起一个符合市场经济要求的、高效率的、互相制约、协调运转的成本管理及控制系统。
（二）时间维度上 加强成本的事前控制，强化成本的运行控制，完善成本的事后控制，只有这样才能构筑起较为完善与高效的成本控制机制。在正确规划企业成本控制主线的基础上，将过去、现在和未来结合在一起，把事前、事中和事后控制结合在一起，对成本进行全面、综合的控制。
（1）事前控制——教育成本预防控制，是指进行控制之前，对影响教育成本的各种因素和条件进行事前规划，选择最佳的降低成本措施，确定计划期内的目标成本，作为成本控制的依据。对高校成本的事前控制，可以通过预算的编制实现。高校成本预算是指高校提供教育服务活动的支出计划，是与人才培养相关的业务活动及其辅助活动的一切支出计划的货币表现，反映了高校新增教育资源的配置情况、高校的发展规模、方向和速度等
（2）事中控制——教育成本运行控制，是指对教育活动过程中成本的形成及时进行监督和揭示，并采取措施加以改进，保证教育成本目标的实现。这一阶段的成本控制，着眼于各教育功能成本的监督和控制。如：（1）加强人力资源成本控制。高校人员成本占的比例很大，是高校教育成本控制的关键。一方面进行机构精简，控制教职工数量。管理机构的设置尽量层次少，将一些工作联系紧密、条件成熟的部门合并，压缩人员编制；另一方面创造竞争流动的用人机制，推行全员聘任制，建立起岗位、工资能上能下的人事工资制度，保持学校合理的人员工资结构。此外，还要合理规划专业设置，优化专业结构。（2）强化固定资产成本控制。固定资产是学校教育资源的一个重要组成部分，是高校教育成本控制的重点。高校可以实施统一预测、统一采购、统一管理，具体是指以高校的发展规划为依据，结合现有的实际情况，按照技术先进和经济合理的原则，严格审核学校各部门提出的固定资产添置或更新要求；审核通过的项目，由学校专门部门集中购买，而不是单纯地按照院系要求进行招标购买，实现有限资金的优化配置；由学校专门部门负责管理全校的固定资产，而不是单纯的各学院管理各学院的，只有统一管理才能实现教育资源共享，减少浪费，使教育成本大幅度下降。
（3）事后控制——教育成本反馈控制，是指在实际成本形成之后，综合分析评价实际成本与目标成本之间的差异及原因，以便提出改进措施，以利于进一步挖掘降低成本的潜力，作用于下一循环。一是成本分析。根据高校教育成本核算提供的成本数据和其他有关资料，与本期计划成本、上年同期实际成本、本校历史以及国内外高校的先进成本水平行比较，确定成本差异，反映高校各项活动实际成本的相对水平，揭示各部门成本控制的实际状况。二是成本考核。定期对教育成本目标和标准的执行情况作出考核和评价，查找和分析产生成本差异的原因，做到奖罚分明，便于有针对性地采取措施，通过改善管理，改进技术，变更方案来降低成本，为修订标准等提供有用的参考数据。成本考核还必须与学校奖惩制度相结合，以便充分调动教职工完成或超额完成规定任务的积极性。三是纠正偏差。通过考核成本控制结果，总结经验，发现问题，并找出其原因，采取有力措施去调整未来行为。如果发现执行结果与标准教育成本有偏差，应根据偏差的大小和控制能力，制定纠正偏差的方案。此外，高校教育成本偏差的纠正还应包括通过构建有效的信息沟通渠道加强各部门的联系，实现资源的共享，提高资源的利用率。
四、结论
总之，成本控制是一项系统工程，教育成本的事前控制、运行控制、事前控制是成本控制的三大要素，三者之间具有一定的独立性，但同时又是一个有机的整体。由于“个体最优未必导致整体最优”，要使系统其充分发挥最佳功能，还需做到以下几点：首先，在控制教育成本时，要从高校的整体管理战略出发，将控制重点放在对学校全局有影响的学校规划、学科专业布局等结构性动因上，把握学校整体的成本态势，然后再加大对各个执行性动因的控制力度；其次，提高有关人员的业务素质，优化系统状态；然后，还应建立一套行之有效的奖惩激励制度，这是成本控制系统有效运行的重要保障；最后要将高校教育成本信息公开披露，以便接收广大师生和社会的监督。
参考文献：
［1］王良驹：《成本性态视角下的高校学生培养成本控制探微》，《教育财会研究》2010年第2期。
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［3］王群：《我国高等学校成本核算控制研究》，《天津师范大学学报》2009年第1期。
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［5］燕红波：《高等学校成本战略》，《经济师》2007年第12期。
［6］姜原子：《基于主动成本控制的组织循环模型构建》，《管理学报》2005年第7期。
主动拥塞控制应用研究 篇7
1. 主动拥塞控制方法
步骤一:路由器的选径功能是形成拥塞的主要原因, 首先通过一个实例来分析它如何形成拥塞的。图的定义:G=
V= (A, B, C, D, E, F, G, H) , E= (AB, AG, BE, BC, GE, GH, EF, FC, FH, CD, HD) , g0 (AB) =2, g0 (AG) =6, g0 (BE) =2, g0 (BC) =7, g0 (GE) =1, g0 (GH) =4, g0 (EF) =2, g0 (FC) =3, g0 (FH) =2, g0 (CD) =3, g0 (HD) =2, 每个节点在发送数据时都要利用它的信源树进行寻径, 以期获最小权值路径, 图2是图1各节点的信源树:
步骤二:每个节点都会按照各自的信源树进行数据投放, 假设每个节点等概率进行数据发送, 按以下规则将各点信源树和并为一张多重图 (流量图) 。 (1) :信源树各点集合合并。 (2) :信源树各边累加合并。如图3所示:
由图3可直观地看出, 当各节点增加数据发送量时节点E和F数据收发量最大, 也是最先、最易发生拥塞的节点, 而C, A, G点的流量相对较小, 形成网络流量的不平衡, 易诱导局部拥塞。定义这些最先、最易发生拥塞的节点为热点, 与该节点相邻弧的条数 (该点的度数) 称为该点的热度值。见表1:
节点E, F, B的热度值较高, 节点C, A, G的热度值较低, 且各点热度值相差很大, 即方差很大 (后面将进行比较) 。可以用热度值的方差值来刻画网络数据的平衡度。网络的热度值方差越大它的数据分配就越不平衡, 如果各点数据继续增加, 点E, F, B就会局部拥塞, 而此刻网络总流量还没有达到它的最大物理承载量, 点C, A, G还有增加传输量的潜力, 可把热点的部分数据转移到非热点上去, 缓解热点的压力, 也就是减少热度值方差, 提高网络平衡度。本文采用以下方法平衡网络流量:局部拥塞是由于路由器在投递数据时采用信源树选径造成的, 改变相应弧的权值, 就可以改变相应信源树的结构, 使得在合成后的流量图中, 任意有连接两点的弧的数量基本相同, 使以前的热点“变凉一点”, 解决各点发送数据时热点的拥塞现象。
步骤三:重新确定整个网络的权值图:各点间的拓朴结构不变, 只改变各弧的权值, 令g1 (ei) =g0 (ei) +h (ei) ×c, h (ei) 为ei相邻两节点热度值和, c的取值将影响新产生的网络权值图与原图在上的变化差别, 本文将在后面介绍c在取不同值时热度值方差量的差别。这里c=1/4, 且为了方便计算同时对h (ei) ×c的取整 (这样会影响迭代精确度) , 得到另一张网络权值图, 如图4所示:
运用前述方法可得c=1/4时的网络重图 (流量图) 和热度表, 如图5, 表2所示:
由上述流量图和热度表可直观看出:以前的热点E, F的热度值已经明显下降, 说明以前流经E, F点的某些数据已扩散到其它点, 如点G, C, 降低了E, F的负荷。热度值方差也明显降低, 说明网络数据流趋于平衡。当网络某热点要发生拥塞时, 可向全网各点发送拥塞信息, 并要求更改网络权值图来寻径, 虽然各点利用更改后权值图发出数据的路径并不是最优的, 是次优的, 但这样能有效地遏制拥塞的发生。权衡拥塞等待或丢弃重发时间, 多走路径的时间是可以接受的。如果热点的热度值还没有降下来, 说明热点向周围节点扩散的数据流还不够, 可以继续使用前述步骤一, 二, 三, 在已改变权值图和热度表的基础上再构造一个权值图, 作出它的流量图和热度表, 如图6, 表3所示:
由图6和表3可以看出, 各节点数据流的分配已基本平衡, 虽然热度值方差在第二次迭代后出现回升, 是由于 (1) 本例中的c值相对过大; (2) 对h (ei) ×c取整造成的, 但随着迭代次数的增加, 方差值会沿一值上下波动, 最终达到动态平衡。依次类推, 形成迭代的权值图和信源树。用一个递归公式来形式化这个过程:
其中, Gk表示K次迭代权值图, 表示当c=1/4时施加于Gk-1上的步骤一, 二, 三。称图1为0次迭代权值图, 导出的路由表为0次迭代路由表, 图3为0次迭代流量图, 图4为1次迭代权值图, 导出的路由表为1次迭代路由表, 图5为1次迭代流量图, 图6为2次迭代流量图。迭代次数越高, 形成的迭代流量图的热度值方差就越小, 路径的最优度也越低, 它是牺牲路径的最优度来达到整个网络数据流的高平衡。当迭代到一定次数后, 它的平衡度将稳定到一定值。
控制方法:若网络产生了局部拥塞, 采用1次迭代路由表, 若还拥塞, 启用2次迭代路由表, 若还拥塞, 再启用高次迭代路由表, 直到网络达到平衡, 消除拥塞为止。数据就会像水一样在网络槽中平衡流动。当路由表的迭代次数达到一定值还拥塞, 说明网络的数据流量已超过整个网络的承载量, 从策略上无法解决因物理局限而引发的拥塞。
2. 结论
通过对网络的静态分析和模拟, 可以预测网络动态运行时的一些节点信息, 并进行静态准备, 动态激发。以上算法经过计算模拟, 其拥塞控制效果和能力与期望基本符合, 是行之有效的。总之, 基于不同应用, 不同网络层次的拥塞控制研究还在继续, 它的成果必然对优化网络结构, 增强网络性能, 提高网络服务质量产生深远影响, 并最终将成为继计算机网络体系结构, 网络信息技术, 网络安全技术后计算机网络领域的又一大研究方向和热点。
参考文献
[1]曾家智等.《计算机网络》 (M) .2002年4月
结构抗震主动控制研究 篇8
1 主动控制系统概述
1972年,美籍华人姚治平(Yao J.T.P)教授提出了结构振动控制的观点。振动控制包括主动控制、被动控制、半主动控制、混合控制以及智能控制。
主动控制系统[2]需要外部直接向受控结构输入控制能量,同时需要量测受控结构的动力响应或动荷载等信息。通过控制器给结构施加控制力来改变结构本身的动力特性,依靠外界能量来抑制结构响应。控制系统根据量测得到的反馈信息按一定的控制算法对受控结构施加控制力。其控制装置随结构一起运动。主动减震控制是应用现代控制技术,对输入地震动和结构动态响应实行联机实时跟踪和量测,通过作动器对结构施加控制力来改变结构的系统特性,使系统性能达到一定的优化准则,以达到抑制结构地震响应的控制方法。主动控制系统[3]主要由传感器(Sensor)、计算机控制器(Controller)、主动作动器(Control Actuator)等三部分组成,如图1所示。当结构系统受到地震激励时,传感器把量测到的结构地震响应和地震动的有关信息传输给控制系统,系统根据得到的信息使拉索产生主动控制力,从而使结构的地震响应减小。
主动控制系统的主要工作原理为:利用传感器监测结构的动力响应和外部激励,将监测的信息送入计算机内,计算机根据给定的算法计算出应施加的控制力的大小,最后由外部能源驱动,主动作动器产生所需的控制力。如果传感器仅测量外部激励的信号,称控制系统为开环控制;如果传感器仅测量结构响应的信号,称控制系统为闭环控制;如果传感器同时测量外部激励和结构响应的信号,则称控制系统为开-闭环控制。
计算机控制器是整个控制系统的指挥中心,包括:数据采集系统(装设在结构和地面上的传感器)、滤波调节器(用于对采集的信号进行滤波、放大、调节)和模拟微分器(用于对振动响应信号,如位移、速度、加速度等,进行微分转换)。
2 主动控制的减震机理
对于n维多自由度结构体系[4],结构在外激励或外荷载作用下的的动力平衡方程一般表示为:
引入控制力作用,则结构在环境外激励和控制力作用下的运动方程一般可以表示为如下的形式:
式中,M、C和K分别是结构n×n维的质量、阻尼和刚度矩阵;X、分别是结构n维的位移、速度和加速度向量;F和U分别是r维环境外激励和p维控制力向量;Ds和Bs分别是相应于描述结构运动坐标的环境干扰和控制力位置矩阵,分别是n×r和n×p维的矩阵。
如果结构体系的环境外激励为地震激励作用[5],并且在安装有r个主动控制系统的作用下,其运动方程为:
式中,I为n维单位列向量;为地震时地面运动加速度;Bs为n×r维主动控制力位置矩阵;U为r维的主动控制力向量;r为结构体系上安装的主动控制装置的数量。
如果结构主动控制系统为开闭环控制系统,并且假设对结构加速度的响应要求不严格,主动控制力向量U应由结构响应(包括X、和地震时地面运动加速度)所决定,则:
式中,Kb和Cb分别为结构位移和速度响应的增益矩阵;Fb为地震加速度的增益向量。
如果对结构加速度的要求严格,比如强调人的舒适性时,主动控制力向量U除了由X、和地震时地面运动加速度所决定外,还应由结构加速度共同决定,即:
式中,Mb为结构加速度响应的增益矩阵。
把式(4)代入式(3),则可得到结构在地震作用下主动控制结构体系的运动方程为:
将式(6)与式(1)对比,我们可以得出,对于安装有主动控制系统的结构体系,由于主动控制力的施加,结构体系的阻尼和刚度矩阵以及外部激励向量都发生了改变,且开环控制的作用就是改变(减小或消除)外扰力,闭环控制的作用就是改变结构的刚度和阻尼参数。
因此,我们如果选用合理的控制算法,选取合理的增益矩阵Kb、Cb和增益向量Fb,确定最优的主动控制力,则可以达到衰减或抑制结构地震响应的目的,这就是结构主动控制的减震机理。
3 算例
某5层框架楼,层高3.3 m,混凝土强度等级为C30混凝土,柱截面尺寸为500 mm×500 mm,纵梁截面为300 mm×500 mm,横梁为300 mm×600 mm。楼层活荷载为3.5 kN/m2,恒荷载为6 kN/m2。场地类别二类,抗震设防烈度8度,设计基本地震加速度值为0.20g。采用抗震主动技术,在结构各层中布置主动控制装置,如图2所示。选取EL-Centro地震波进行输入,步长0.01 s,持时20 s,进行结构抗震主动控制研究,比较抗震主动控制前后结构动力响应情况。
在El-Centro波作用下施加主动控制前后结构顶层位移响应时程曲线如图3所示,可以看出,由于主动控制作用,结构顶层的加速度得到了良好的控制,说明半主动控制技术是减少结构振动,提高结构抗震性能、安全性以及适用性的有效途径。通过对地震波作用下,结构各层控制前后位移、速度、加速度峰值进行比较,可以得到,由于主动控制作用,结构的动力响应均得到了良好的控制,对位移峰值的控制效果最大达到41%;对速度的控制效果最大达到37%左右;对加速度的控制效果最大为33%。
4 结论
本文介绍了主动控制系统的基本组成及分类,利用结构动力学方程推导了主动控制系统的减震机理。给出了主动控制理论中受控结构的状态空间描述,通过具体的算例可知:在E1-Centro波的作用下,基于主动控制技术对结构位移、速度及加速度均进行了控制,效果显著,由此可见,基于主动控制装置,采用主动控制系统对结构抗震性能进行控制非常有效,主动控制系统具有较强的适应性,通过一定的控制律可以达到主动控制系统的控制效果,本文在求解结构抗震主动控制动力学方程的方法能够方便的进行计算、仿真,为工程应用提供参考。
参考文献
[1]刘相秋,王聪,王威远,邹振祝.压电结构的主动控制仿真与实验研究[J].力学与实践,2008,30(4):50-53
[2]吴昱廷,黄华林,徐俊,史翔,魏晓勇.压电主动控制在减振和降噪中的应用[J].压电与声光,2011,33(3):456-458,463
[3]薛伟辰,李杰,杨枫.压电智能混凝土梁主动控制试验研究与有限元分析[J].土木工程学报,2007,40(6):20-25
[4]杜东升,王曙光,刘伟庆,章征涛.粘滞流体阻尼墙在高层结构减震中的研究与应用[J].建筑结构学报,2010(9):87-94
主动噪声控制技术 篇9
如何综合提高车辆行驶时的操纵稳定性、行驶平顺性和主动安全性一直是汽车设计人员的研究重点, 为提高汽车的平顺性和操纵稳定性, ESP (electric stability program) 、ASS (active suspension system) 、ARC (active roll control) 等各种动力学控制系统[1,2]得到了深入的研究和广泛的应用。现代汽车为解决舒适性和操纵稳定性之间的矛盾, 通常在汽车上加装横向稳定杆。被动横向稳定杆无法实时调整侧倾角刚度, 导致高速转向时车辆侧倾过大, 使驾驶员容易产生疲劳和不安全感。
国内外学者采用多种控制方法对悬架进行控制, 以提升汽车的行驶平顺性, 文献[3]运用变参数控制来设计研究半主动悬架, 文献[4,5]分别使用线性控制、模糊控制和多目标控制来对主动悬架进行研究。主动悬架与EPS等系统的集成控制[6,7]、基于主动横向稳定杆的主动侧倾控制[8,9,10,11,12]也成为研究热点, 其中, 文献[8,9]分别采用模糊PID控制和前馈、反馈控制来设计研究主动横向稳定杆, 文献[11,12]研究了商用车的主动防侧倾控制。为了验证主动悬架和主动横向稳定杆在实际应用中的有效性和可行性, 国内外学者进行了相关研究和样车试验。文献[6]建立了包含主动悬架作动器的试验台, 并进行了硬件在环台架试验。文献[13]将含有电机驱动执行器的主动横向稳定杆安装在SUV样车的前后轴上, 给出了硬件的实现方法和约束条件, 并进行了样车试验。
目前, 基于主动悬架和主动横向稳定杆的集成控制研究很少, 本文综合考虑汽车行驶平顺性与操纵稳定性, 特别是汽车的防侧倾性能, 对主动悬架和主动横向稳定杆两个系统进行集成控制。为实现该系统的集成控制, 本文建立了某款汽车的整车数学模型[14]并在MATLAB/Simulink软件中搭建仿真模型, 分别设计了主动悬架和主动横向稳定杆的控制器, 进行了转向工况下的仿真分析。
1 系统模型的建立
1.1 车辆坐标系的建立
以车体侧倾中心为坐标原点, 车体前进方向为X轴的正方向, 水平面内X轴逆时针旋转90°得到的方向为Y轴正方向, 竖直向上的方向为Z轴正方向, 分别绕X、Y、Z轴逆时针旋转的方向为车体侧倾、俯仰、横摆的正方向。
1.2 整车模型
依据上述坐标系, 建立包括4个车轮垂向运动, 车身垂向、侧向运动以及车身俯仰、侧倾与横摆运动的整车九自由度动力学模型 (包括转向运动、俯仰运动和侧倾运动的模型) , 如图1~图3所示。
俯仰运动模型:
侧倾运动模型:
车身横摆运动模型:
转向运动模型:
车身垂直运动模型:
轮胎垂直运动模型:
车身与悬架连接点位置约束方程:
式中, a、b分别为前后轮到质心的距离;Manti为主动横向稳定杆主动控制力矩;v为汽车行驶速度;g为重力加速度;m、ms、m1i分别为整车质量、簧载质量和轮i处的非簧载质量;Ix、Iy、Iz分别为车身侧倾、俯仰和横摆的转动惯量;β为质心侧偏角;ωr为横摆角速度;θ、φ分别为车身的俯仰角和侧倾角;d为1/2轮距;h为侧倾中心高度;K2i、C2i分别为轮胎i (i=1, 2, 3, 4) 处悬架的刚度和阻尼;Kaf、Kar分别为前后轴被动横向稳定杆的角刚度;Zs为车身垂向位移;Z2i为轮胎i处悬架与车身连接点的位移;Z1i为轮胎i的位移;Z0i为轮胎i处的路面位移输入;fi为轮胎i处主动悬架作动器的作用力;Fic为轮胎i的侧偏力。
当车身俯仰角θ和侧倾角φ在较小的范围内时, 近似有
1.3 轮胎模型
轮胎是汽车的重要部件, 其结构参数和力学特性决定着汽车的主要行驶性能。但由于轮胎结构的复杂性和力学性能的非线性, 为了研究方便, 忽略轮胎由载荷变化引起的轮胎特性变化及轮胎回正力矩的作用, 在小转角的条件下, 将轮胎变形简化为线性变形, 则可以得到轮胎垂直载荷和侧偏力:
式中, δ为前轮转角;K1i、C1i分别为轮胎i的轮胎刚度和轮胎阻尼;Ki、αi分别为轮胎i的侧偏刚度和侧偏角;Ef、Er分别为车身的前后侧倾转向系数。
1.4 路面模型
本文将滤波白噪声作为路面的输入模型[15]:
式中, G0为路面不平度系数;w (t) 为均值为0的Gauss白噪声;n0为标准空间频率, n0=0.1m-1;f0为下截止频率, f0=0.01Hz。
整车模型中, 左右轮胎路面输入激励在时域内互不相干, 前后轮胎存在因为轴距而引起的时间延迟。
2 集成控制器的设计
汽车车身的主要性能参数有车身垂直加速度、车身侧倾角与俯仰角、横摆角速度和质心侧偏角等, 本文主要优化的性能参数包括车身加速度、车身侧倾角和俯仰角。本文将车身垂向加速度与车身俯仰角作为主动悬架的优化目标, 将车身侧倾角作为主动横向稳定杆的优化目标。集成了主动悬架与主动横向稳定杆的控制原理如图4所示。
2.1 主动悬架控制策略
本文采用线性控制器和PID协调控制器对ASS进行控制, ASS控制原理如图5所示。
主动悬架作用力由线性控制力和附加作用力组成, 其中线性控制力为
式中, bLi为轮胎i处悬架的线性控制增益。
主动悬架协调控制器输入量为实际车身俯仰角和悬架动行程, 设定车身俯仰角参考值Rθ (t) =0。将俯仰角的参考值与实际值的差作为PID控制器输入, 同时考虑悬架动行程反馈, 得出协调控制器附加作用力fθi, 综上可得主动悬架作用力fi:
2.2 主动横向稳定杆控制策略
如图6所示, 主动横向稳定杆控制原理如下:给车辆前轮作用一个角输入, 将车辆模型输出的侧向加速度分别输入线性控制器和车身侧倾角参考模型, 经线性控制器输出主动横向稳定杆线性抗侧倾力矩Manti1;将车身侧倾角参考模型输出的侧倾角参考值与车辆动力学模型输出的侧倾角实际值的差作为PID控制器的输入量, 并输出主动横向稳定杆的补偿力矩Mcomp, 将Mcomp与Manti1叠加得到主动力矩Manti, 并将其输入到整车系统中。线性控制曲线和车身侧倾角参考模型曲线如图7、图8所示。
如图7所示, 侧向加速度ay比较小时, 抗侧倾力矩增加较小, 以保证乘坐舒适性;随着侧向加速度的增大, 抗侧倾力矩能迅速增大, 以保证汽车的操纵稳定性与安全性。设计抗侧倾力矩表达式为
式中, Manti、ay的单位分别为N·m和m/s2。
汽车多数行驶工况下的侧向加速度值小, 因此, 车身侧倾角参考值在侧向加速度较小的范围内保持零值;随着侧向加速度的增大, 车身侧倾角参考值随之在合理范围内线性增大, 以保证汽车各性能参数之间保持协调和均衡。
3 系统仿真结果与分析
为了验证集成控制系统的有效性, 根据式 (1) ~式 (23) , 本文在MATLAB/Simulink中建立整车动力学模型及集成控制模型, 并对不加控制的被动系统和加入集成控制的主动系统以及主动悬架与主动横向稳定杆单独控制4种不同情况进行仿真, 仿真所用部分车辆参数如表1所示[7]。
假设车辆以20m/s的速度匀速行驶于B级路面上, 且给前轮以幅值为3°的阶跃输入, 如图9所示。
通过MATLAB/Simulink仿真得到相关数据并绘出图形。从仿真结果 (图10~图14、表2) 可以看出, 采用主动悬架与主动横向稳定杆的集成控制可以使汽车操纵稳定性和平顺性达到良好的效果。由图10、表2可知, 集成控制和主动横向稳定杆单独控制使得车身侧倾角均方根较被动系统和主动悬架单独控制减小50%以上, 有效抑制了侧倾倾向的增加, 体现出主动横向稳定杆的有效性。
由图11、表2可知, 集成控制和主动悬架单独控制相比, 被动系统及主动横向稳定杆单独控制能够明显降低车身垂向加速度, 提高乘坐舒适性;主动横向稳定杆单独控制与被动系统相比, 车身加速度无改善。此外, 从表2、图12、图13可以看出, 主动横向稳定杆单独控制和集成控制能够显著减小悬架动挠度与轮胎动载荷, 提高了汽车乘坐舒适性和行驶安全性。由图14、表2可知, 集成控制与主动悬架单独控制相对被动系统和主动横向稳定杆单独控制能够明显降低车身俯仰角的幅值。
摘要：为改善汽车的平顺性和操纵稳定性, 建立了包含主动悬架与主动横向稳定杆的整车动力学模型, 并根据主动悬架与主动横向稳定杆两个系统间的耦合关系, 分别设计了主动悬架与主动横向稳定杆的子控制器, 将PID与线性控制相结合, 设计了PID集成控制策略。在MATLAB/Simulink中对汽车的转向工况进行了仿真。仿真结果表明, PID集成控制策略有效, 可提高车辆的操纵稳定性和平顺性。
主动噪声控制技术 篇10
关键词：车内噪声,主动控制,次级声源,布放规律
封闭空间噪声主动控制的目的通常是降低该空间全空间或某一局部区域内的噪声级。封闭空间中的噪声场既可以由内部噪声源产生, 也可以由外部噪声通过弹性壁透射或耦合振动而产生。现将由封闭空间点声源引起的内部低频噪声作为噪声源, 利用有源噪声控制理论[1]分析的待消声区域的声场分布, 着重运用专业声学分析软件Sysnoise对模型进行仿真分析, 从空间声场的抵消效果得到合适的次级声源布放位置。
1 噪声主动控制基础
封闭空间噪声主动控制的目的通常是降低该空间全空间或某一局部区域内的噪声级。封闭空间中的噪声场既可以由内部噪声源产生, 也可以由外部噪声通过弹性壁透射或耦合振动而产生。噪声主动控制, 首先要知道待消声区域的声场分布, 然后才能够谈得上如何应用次级声源产生一个与之较匹配的“反声场”的问题, 因此, 噪声场的分析具有重要地位;其次, 次级声源布放不仅与声场类型 (直达声场、驻波声场、混响声场等) 有关, 而且直接与初级声场的产生方式和外围结构的物理特性有关。
根据三维封闭空间稳态声场噪声控制的原理, 假设封闭空间中的声场可以由一系列声模态叠加表示, 为抑制空间噪声, 引入多个次级声源, 如果次级声源数目与声模态数相等, 而且那么当次级声源强度合适时, 封闭空间中声压处处为零。但实际情况是, 声模态数将会远远大于次级声源, 因此我们为了理论计算与实际应用的方便, 选取全空间时间平均声势能为目标, 并且用无约束最优化方法, 合理分布次级声源, 使封闭空间中总的时间平均声势能达到最小。
2 封闭空间噪声主动控制仿真分析
根据封闭空间混响声场中主动控制的规律。设有一个六个边界面为刚性的矩形封闭空间腔, 其长, 宽, 高分别为2.264m, 1.132m, 0.186m。假设空气密度为1.225kg/m3, 声速为340m/s, 对于所有特征频率, 均假设阻尼比为0.01, 所有声源均抽象为表面振速均匀分布0.15m×0.15m的方形活塞, 在该空间内共有1个初级声源和4个次级声源, 所有声源在Z方向处于同一高度, 在XY平面的位置各个声源的坐标分布为:初级声源 (2.087, 0.993, 0.186) 、次级声源1 (2.087, 0.843, 0.186) 、次级声源2 (1.892, 0.096, 0.186) 、次级声源3 (0.096, 0.566, 0.186) 、次级声源4 (0.177, 0.993, 0.186) (单位:m) 。
通过专业声学分析软件Sysnoise对有限元模型进行声学分析, 研究不同次级声源作用下, 矩形空间内的总的时间平均声势能随频率 (50～300Hz) 变化的情况。有限元模型是通过专业有限元分析软件MSC.Patran建立, 该模型单元为八节点的正方体, 在最大频率300Hz时单元密度为每个波长有30个单元。将该模型输入Sysnoise进行声学分析, 计算出特征频率和声模态的相位和幅值。
下面通过对模型的声学分析, 研究不同次级声源作用下, 封闭矩形空间内的总的时间平均声势能 (Ep) 随频率f (50～300Hz) 的变化情况。如图1、图2所示。z
在自由空间中, 如果次级声源与初级声源的间距大于半个声波波长时, 全空间就不能取得大的降噪量。但是在低密度混响声场中, 情况有所不同。如果根据最高频率300Hz计算, 对应的声波波长为1.13m。初级声源和次级声源1仅为0.15m, 理论上讲, 在整个频率范围内可以取得很大的降噪量, 但是从图中, 我们可以看到在频率300Hz时, 降噪量很小。相反, 初级声源和次级声源4的距离最远, 比所有的频率对应的声波波长都要大, 但该次级声源对大部分的声模态都能取得降噪效果, 如图所示。在次级声源2单独作用下, 有一半声模态的Ep基本没有得到控制, 分别为: (2, 0, 0) (0, 1, 0) 150.2Hz、 (3, 0, 0) 225.4Hz、 (3, 1, 0) 271.0Hz。这是因为次级声源2靠近或者位于这些模态的节线上。根据降噪原理我们可以知道, 当次级声源位于初级声源某阶声模态节线上时, 这样根本激发不出这阶声模态, 因此也不能产生相反的干涉声场来抵消由这阶模态主导的声场。而当次级声源靠近初级声源的声模态时, 想抵消节线附近的声场就需要很大的强度, 这样空间中总的Ep就不能得到有效控制。单独作用都不能抵消的特征频率为150.2Hz的两个声模态, 在两个以上次级声源共同作用下可以抵消, 这是因为某一个次级声源位于模态的节线上, 但它同时位于模态的反节线上, 另外的次级声源位于这两个模态相位相反的地方, 所以可以调节其中某一个次级声源的强度来抵消某一个模态而不影响其他模态。但是并不意味着抑制两个声模态一定要用两个次级声源。如图2所示, 次级声源4的单独作用也能在某些模态取得一定降噪量。而如果用次级声源2、3、4共同作用, 那么这三个次级声源产生的次级声模态与初级声场模态相反, 因此不仅所有的声模态在共振频率处能被抑制, 许多非共振频率处也能取得降噪量。
3 结论
通过以上的有限元模型的声学分析说明:要有效降低全空间的时间平均声势能, 次级声源的布放位置很重要。关于次级声源的布放原则如下:
(1) 如果次级声源放置在声模态的节线上, 那么不管声源强度多大, 它都不能激发这阶声模态。次级声源也不能靠声模态节线太近, 因为在这种情况下想抵消节线附近的声场就需要很大的强度, 空间总的声势能将不能得到有效控制; (2) 如果一个次级声源放置在几个主导声模态的最大幅值处, 那它就可以抵消这几个声模态, 而不激发其它声模态; (3) 几个次级声源单独作用不能抵消的声模态, 共同作用则可以抵消。
实线——初级声源作用下的Ep, 虚线——初、次级声源共同作用下的Ep
实线——初级声源作用下的Ep, 虚线——初、次级声源共同作用下的Ep
因此, 控制小阻尼低频封闭空间的全空间平均声势能可以用数量比较小的次级声源来实现, 通过调整次级声源的幅值和相位可以达到很好的控制效果。如果将汽车车厢简化成小阻尼低频封闭空间, 那么就可以根据上面的布放规律布放次级声源, 达到对车内噪声的主动降噪, 但是上面所讨论的空间四周是刚性的, 而且实际的汽车不可能是刚性的, 所以真正要在实车上取得好的降噪, 还有很多工作要做, 但是该仿真所得出的结论还是有一定的指导意义。
参考文献
[1]陈克安.有源噪声控制[M].北京:国防工业出版社, 2003, 10.
主动配电系统可行技术研究 篇11
关键词：主动配电系统；可行技术；平衡配电
中图分类号：TM71 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2016）23-0010-02
传统的配电系统比较简单和常见，是在复杂的网络和庞大的数据之间进行交互，来应对不确定的配电负荷，以保证电力系统的稳定运行。但是，在科学发展的今天，技术爆发和发展势头迅猛，城市的电力需求也相应大，而电能损耗也增加。
而现代技术的进步，配电系统中的分布式能源的渗透率更多的决定和控制着电力负荷，在复杂的配电系统中规划整体的经济利益，影响着电网的分配模式，而配电系统也是整个电力系统的最后一环，直接关系到客户的使用，因此对主动配电系统的管理方式有待改进和革新。
1 主动配电系统的概念和原理
配电系统是由不同的电子配件和相关设施所组成，用来交换电压以及直接向用户分配电能的电力配比系统。而主动配电系统是充分利用配电网络进行管理，进而能够主动对部分分布式能源进行控制和管理的配电系统。
分布式能源在监管环境允许的范围内，按照接入协议的规定，实现系统的全面操控，分布式能源是由分布式储能、分布式发电和可控负荷所组成，其中的可控负荷同时拥有发电作用又具有消耗能力。传统配电系统极少存在用户端的电源，电能主要是由电网系统的电力局分配，电力配电系统的单位进行配送电能和收费。
2 传统配电系统的现状
现如今世界上许多国家的电力公司大多数都已经使用主动配电系统，但相关的机制和体系并不完善，并没有成为主流电力管理系统，其中受到监管和传统配电方式的影响和制约。我国的电力企业长期以来过于注重发电的效率和产量，对电的使用比较轻视，造成了不小的矛盾。国家把大量的金钱和人力、物力集中在大型电力企业和发电设备机组中，对电网中电力的质量和稳定性缺乏关心力度，导致现有的许多配电设施设备不能得到更新和改进，输出的电力可靠性、稳定性和安全性都存在隐患，特别是一些偏远地区，仍然不能够享受到正常的用电生活，与发达国家相比，更是有着很大的差距。
传统的配电系统中，客户端在接受电能和管理服务没有自主性，不能进行选择，电力公司方面在面对系统往往只是采取处理被动反馈以及对设备的维护和故障排除，并一味的追求改建和扩张来满足市场对电力的需求量。
因此，传统配电系统的进展缓慢，任重而道远，这个问题不仅是技术上的手段能解决的，也需要需求方客户的配合与管理，社会和政府再提供一些必要的扶持和政策支持，才能让电力智能化发展成为可能。
3 主动配电系统的技术要求
随着我国电能的消耗量逐年增加，而国内的发电方式主要是火力发电，对环境破坏的影响巨大，节约和合理分配电能被提上了可持续发展的重点项目。传统的配电系统只是电能的搬运工，只起到一个分配和传送的任务，电力系统一直是被动的运行工作。其技术难度较低，操作简单，电力系统网络覆盖面广，辐射状发散于各个方向，多使用自动化电力设备，只能保障故障自动排除和修复，保证供电正常，传统配电对网络系统中的电量配送和管理是没有作用的，这使得许多电能在传输和配送中有重复和浪费。
而要做到可以主动分配和管理就必须使用分布式能源的接入，这种高渗透率的接入方式能在较小的模式下改变局部范围的配电工作，而多个这样的接入点就能形成规模控制，对整个辐射范围电力公司就能整体把控，不仅可以做到传统配电系统所做的被动工作，更能迅速解决电流短路、设备情况和非正常运行状态等问题的解决和反应。
3.1 配电系统的网络规划
按照传统的被动式配电系统所运用的规划，其更注重固定模式，按照网络中的负荷预估最大值的方式，以得出配电系统的最小配电额度，并对可能出现的情况加以分析和规则设计，只要确保正常运行，传统配电系统的设计和运行模式简单。
而主动配电系统技术更加细腻和周详，虽然系统设计要比传统模式复杂和繁琐，但它考虑的因素更加全面，具有整体性和完整性的特点。在分布式能源的主动管理模式接入中，加入侧响应和分布式电源。
3.2 接入分布式能源后需要注意的相关问题
电力配电设备都有额定功率，在正常的电压水平下才能够运行正常，电压的稳定和功率直接关系到其与无功电压控制的模式，在传统的被动式配电系统中无功电压控制模式比较容易实现。而在主动配电系统接入分布式能源后，无功电压控制模式变得更加复杂和波动，这是因为分布式能源的属性存在带有随机性、非线性、间歇性的特征。
从而分布式能源造成有功逆流、无功电流不稳定等问题，引起暂态电压变化，由风电机组导致电压保护误导、畸变和闪变等情况的发生，因此电压质量也可能会出现影响。
3.3 短路电流和应对设备的选择问题
电路出现短路是很正常的现象，在任何电力系统中都可能会发生，所以在解决分布式电源安全接入方面，确保熔断电量不会超压，就要更换电源开关，甚至要更新全套电力设备，运行成本就会增加。
而对于变电所来说，分布式电源的接入同一个配点时可以采用多点式接入法，而不只从一个点入手，当某个点出现短路问题时，也需要更换设备，如果接入点过多就会导致所在区域的供电饱和，无法再接入新的分布式电源接口。
4 主动配电系统的可行性
分布式电源都以直接的方式接入配电网络和设备，也可以采用配合储能组成微电网间接接入。微电网是由分布式电源、储能系统、能量转换装置、监控和保护装置、负荷等组合而成的小型配电系统，该系统集合了发电、配送、使用等运行方式，是一个能够自住控制，以保障和管理电能的智能系统，其有助于合理分配系统中分布的大规模可再生能源的有效接入。
今后配电系统的发展方向必须包括这些分布式电源的能量收集和分配，组成完整的新型电力交互，主动配电系统就是应这种需求而诞生的产品。
4.1 通信技术的可行性
配电系统的运行和管理中，需要使用信息和通信技术，在设备中利用ICT保障配电系统的可靠性和平衡性，大幅度提升电网系统的输送和分配效率，稳定系统的频率，并对电压和电流进行适当的调控，这种信息和通信技术是配电系统的核心部分，ICT技术就是主动配电系统的关键，它可以采用集中、组合以及单一控制进行随意控制。
4.2 主动配电系统的态势感知和预警
主动配电系统的所包含多种复杂和系统的技术，其中有以下几个关键技术：
①主动配电系统的不确定性建模技与分析技术；
②主动配电系统的大数据分析技术；
③主动配电系统的云计算技术与云平台构建；
④主动配电系统的自适应分层分布式智能控制技术；
⑤主动配电系统的互动化服务技术：多微网协同调度技术、用户互动技术、满足用户差异化需求的主动调度技术。
这些技术都保障了主动配电系统的正常和合理运行，在这里就不一一展开阐述，只有实现这些技术的运用和构建，才能使得主动配电系统的建立达到可行。面对不同的用户和地方，就要有相应的应对措施和技术，才能有效的实现电能的配送和使用。
5 结 语
综上所述，在未来的城市用电系统的发展中，主动配电系统的应用范围更加明确和广泛，其所涵盖的层次和内容丰富，主动配电系统更适应时代的发展和智能技术的要求，在秉承服务用户和节约能源的理念下，进一步深化可持续发展的改革。
而主动配电系统也面临着许多的考验，如在信息系统的防护和用户的隐私等实际问题。因此，在国家提供相关的政策、技术和资金的支持上，供需双方共同参与和管理好用电设施，比如对负荷管理、用电能力、发电管控等等，让社会的电力发展在供需双方的努力下不只停留在买卖关系上，更建立起一对双方互惠互利和互相考虑的合作伙伴，营造合理的电力市场环境。
在今后的研究工作中，在重点执行好分布式能源的接入问题，考虑周全并且发挥其作用，为了使配电网系统的安全与稳定，必须要依靠先进技术改进，引进设备，加强对主动配电系统的研发，这也符合目前配电网工程改造的趋势，还要抓住时机突破，促使我国电力系统的高效、合理发展。
参考文献：
[1] 范明天，张祖平，苏傲雪.主动配电系统可行性研究[J].中国电机工程学 报，2013，33（22）：12-18.
[2] 徐丙垠，李天友，薛永端.主动配电网还是有源配电网[J].供用电，2014
组合梁施工质量主动控制 篇12
1 钢—混凝土组合梁在我国工程建设中的应用
传统的钢—混凝土组合梁是以工字钢为承重梁,通过栓钉将其与上面的混凝土板或压型钢板连接在一起共同工作。在我国,世贸大厦、深圳苇沟桥改造工程、上海南浦大桥等工程中均得到广泛应用。新型外包钢—混凝土组合梁是在传统的工字钢—混凝土组合梁的基础上发展起来的一种新的组合结构形式,与传统的工字钢梁比较,具有更高的承载能力和更好的刚度、延性和稳定性,在北京银泰大楼工程中已得到了实际应用。2008年10月18日整体项目投入运营,位于CBD东三环国贸桥西南角,是新世纪长安街的至高点和地标性建筑。项目总建筑面积350 000 m2,主楼高达249.9 m,成为北京市第一高楼。
2 组合梁施工质量主动控制要点
在设计完成以后,新型外包钢—混凝土组合梁优越的力学性能需要通过可靠的施工质量来保证。监理工程师要实现对新型钢与压型钢板组合梁项目的质量有效控制,就必须对该项目的质量特性与概念有充分的了解,必须熟悉并掌握工程项目监理中质量控制的概念和监理工程师在质量控制中的任务和主要工作, 更要能运用自己的专业知识和监理理论知识,做好质量控制工作。在实际工作中做好质量控制,监理单位应做好相应的施工前准备、现场巡视和旁站、工序平行检测等工作,切实保证新型外包钢—混凝土组合结构的施工质量,以推动这种新型结构在工程上更进一步的应用。
由于新型外包钢—混凝土组合梁是一种新的结构形式,在施工时,监理工程师应认真分析研究这种结构形式的特点,提前解决施工单位提出的相关技术问题,尤其要做好图纸会审工作,加强事前控制和主动控制。
2.1 压型钢板铺设时的质量控制要点
首先要注意压型钢板加劲肋与外包钢梁之间的位置关系是垂直还是平行的,这直接涉及到二者之间力的传递问题;另外要明确压型钢板的力学性质与表面处理情况,按压型钢板与混凝土板之间的叠合面传递剪力的方式,压型钢板可以分为带有纵向闭合式波槽的压型钢板、带有压痕或加劲肋的压型钢板、带有冲孔的压型钢板及无压痕的压型钢板四类;按表面处理情况可分为镀锌压型钢板、涂层压型钢板和锌铝复合涂层压型钢板三类。施工前,要仔细阅读图纸及说明,对所用压型钢板的种类和规格做到心中有数;压型钢板在受压作用下失稳也是压型钢板使用中存在的主要问题之一,要特别注意设计中对防止压型钢板失稳而采取的相关措施。
2.2 组合梁施工时的质量控制要点
新型外包钢—混凝土组合梁是以较厚钢板作底板,腹板采用较薄的冷弯薄壁型钢,二者通过焊缝连接而成U形截面,然后在截面内浇筑混凝土而形成的一种新的组合梁形式。通过江苏大学土木工程系等单位对其的实验研究发现对防止局部失稳、抗滑移等均有较好表现。在施工前,监理工程师应首先弄清这种新型外包钢—混凝土梁对钢板的型号、强度、抗弯折性能、焊接性能等的要求,特别要注意因焊接脆性导致梁在较低荷载作用下就发生脆断的可能性;其次应注意新型外包钢—混凝土组合梁中栓钉的选择与布置。栓钉是钢与混凝土之间共同工作的最重要的保证,在实际工程中,监理工程师在施工前就要明确栓钉的材料要求,比如明确是否可以用钢筋头代替栓钉,设计中要求的剪力连接状况造成栓钉的数量及布置间距等问题;在外包钢—混凝土组合梁的受力过程中存在两个受力薄弱面:1)钢与填充混凝土的交界面;2)翼缘与梁的接触面,这两处的滑移过大容易导致梁发生粘结滑移破坏和纵向剪切滑移破坏,监理工程师要注意在施工前交底钢底板焊接栓钉、在U形钢截面顶部增加角钢拉接等措施,在施工过程中加强监理,防止出现错、漏现象。
2.3 组合梁施工前对4M1E因素的主动控制
众所周知,4M1E是指人、材料、机械、施工方法和环境。在工程监理中,如何对这五个因素进行系统、合理的控制,是保证工程建设质量的重中之重。但是对于一种新的结构形式,如果仅是在施工过程中再对这五个因素进行调整与监控,就有些为时已晚。因此,监理工程师应在施工开始之前,就通过主动控制理论和方法对4M1E进行有效的事前控制。
在对人的控制上,监理工程师应仔细审查施工单位是否具有钢结构或钢筋混凝土结构施工的资质,施工企业所派遣的项目经理的知识结构、能力水平、相似工程经验等,对特种作业人员的上岗资格证书及其有效期进行检查,保证各级从业人员具备相应的资质条件,对新型钢压型钢板组合梁结构有清醒的认识。
在对材料质量的主动控制上,要事先把好钢材、焊接母材、焊药等材料的质量关,从材料供应单位这个源头上做到质量预控;材料进场后,更应按照《建设工程质量管理条例》《监理规范》等做好材料质量的检查和试验,保证用于结构的各种材料质量符合设计文件的要求。
压型钢板组合梁中,较厚底板与两侧较薄钢板之间、钢底板与栓钉之间,甚至上部内弯钢板与栓钉之间都存在着焊接的问题。所以在焊接机械和施工方法上要注意钢板的厚度、表面涂层情况,选择相应的焊接机械和施工方法,保证焊接质量,避免结构因焊接质量而降低其承载力。
3结语
钢—混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土两种材料的力学特性,与钢筋混凝土结构相比承载力有很大提高;而新型钢与压型钢板组合结构与传统的工字钢混凝土组合结构相比,不仅承载能力有所提高,还克服了钢结构在受压作用下失稳的问题,
具有良好的工程应用前景。但是这种新的结构形式对广大工程建设人员而言还不很熟悉,本文主要从新型钢与压型钢板组合结构施工前的主动控制角度提出自己的方法和建议,包括技术和管理两个方面,以保证这种新结构的施工质量,推动这种结构在工程建设中的应用。
摘要：针对组合梁在施工中的技术特点与要求,提出在其施工前的主动控制方法、措施和注意事项以及施工前对影响工程质量的4M1E因素的主动控制要点,从而推广这种新型结构在工程建设中的应用。
关键词：钢—混凝土组合梁,施工质量,主动控制
参考文献
[1]石启印,范旭红,WOLFGAN Froncke.新型U型外包钢—钢筋混凝土T形截面组合梁的试验[J].工程力学,2007,24(12):88-92.
[2]范旭红,石启印,马波.钢—混凝土组合梁的研究与展望[J].江苏大学学报(自然科学版),2004,25(1):89-92.
[3]胡世德.国内外高层建筑的发展及所采用的施工技术[J].建筑科学,2001,17(1):5-10.
[4]张永.对钢结构工程监理的质量控制分析[J].四川建材,2008(4):35-36.
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