一种新型浮筏的模糊减振控制

本文针对带有电流变液智能阻尼器的新型浮筏装置提出了前馈和反馈两种模糊控制策略并进行了实验研究.前馈模糊控制策略根据浮筏所受到的振动激励信号的主频特性来确定模糊控制器的控制规则,反馈模糊控制策略则是根据簧载质量的位移响应来制定控制规则,二者的最终目的都是通过模糊控制算法来得到最优的电流变液阻尼器控制电压,达到期望的隔振效果.实验结果证明,两种模糊控制策略控制下的浮筏隔振系统的隔振性能都要远远好于传统的最优被动浮筏隔振系统.     

双层主动隔振系统优化设计方法研究

在主动隔振系统中,执行机构输出的主动控制力与系统隔振性能密切联系.为研究上述问题,本文通过建立优化目标函数对双层主动隔振系统进行优化来获得最优系统参数,分析优化前后双层主动隔振系统的隔振性能及主动控制力,验证优化方法的可性行.首先,从理论上研究了双层主动隔振系统在不同激励条件下的隔振性能,并分析了系统参数对主动控制力输...     

分段阻尼隔振系统的动力学特性分析

针对传统线性隔振器在降低共振峰值的同时会牺牲隔振性能的矛盾,设计了一种含分段阻尼的隔振器.首先,采用移动凸轮变阻尼装置,通过凸轮廓线的设计使系统的垂向阻尼系数的受振动位移大小控制并呈现分段线性特征,分析了该装置的阻尼特性.然后将分段阻尼装置应用于隔振器中,建立了含分段阻尼的积极隔振系统模型及其动力学方程,通过能量等效原理求出了分段阻尼系统的等效线性阻尼系数,求解了简谐力激励下系统响应的理论解,并用四阶龙格-库塔法数值仿真验证了理论解的正确性.最后研究了分段阻尼隔振系统的动态特性,分析了主要参数对幅频响应特性与力传递率特性的影响.结果表明,通过合理的参数选择,分段阻尼隔振器可兼顾无阻尼隔振器与线性阻尼隔振器的优点,既能有效降低系统的共振峰值,又能保证高频区域的优秀隔振性能,为新型非线性隔振器的设计提供了理论依据.     

非线性隔振系统振动特性分析

在舰艇振动较大的部位加装隔振系统是提高其自身声隐身性能最有效、最常用的方法之一,而混沌隔振方法可以很好地提高舰船线谱的隔振能力.以双层隔振系统为对象,建立两自由度非线性隔振系统的动力学模型,研究系统振动传递率特性及刚度对隔振效果的影响,采用数值积分方法分析不同激励幅值f1下系统随频率ω变化的分岔规律及非线性动力学行为.结果表明,当f1=12.0时,双层混沌隔振系统在1.11~1.18倍频区域出现混沌运动,该特征可以有效地降低结构噪声中的线谱成分,其整体隔振性能良好,验证了基于混沌理论的线谱控制方法的有效性.     

隔振对象重量变化对准零刚度隔振器隔振性能的影响

本文主要研究隔振对象重量变化对一类准零刚度隔振器隔振性能的影响,并给出了新的研究结果.文中使用欧拉屈曲梁构建负刚度调节结构并设计了隔振系统的平衡位置可调机构.假设系统有轻微的过载和超载,推导了系统的动力学方程并进行求解,定义了非线性隔振系统的力传递率及位移传递率来评价系统的隔振性能.对线性隔振系统,超载会让隔振频率略微降低,共振放大峰略微增大.对于准零刚度隔振系统,力传递率和线性系统类似,但是对于位移传递率,过载会导致系统固有频率和共振放大峰均升高,反而不利于隔振.研究结果可以对此类隔振系统的使用场合以及对过载和轻载的选择有工程指导意义.     

基于弹性关节的二维宽频隔振结构的设计及优化

为了得到具有隔振功能的新型材料,本文对带有弹性关节的新型二维隔振结构的形状、尺寸及材料的选取进行了研究.探究了负泊松比结构实现宽频的带隙功能的作用,分析其在低频处的隔振性能.首先,文章建立了基于弹性关节单元的有限元模型,并以弹性关节的角度作为设计变量,确定角度与单元模型前三阶模态频率之间的关系,获得了最优的结构参数及单元构型.其次,对单元结构进行了动力学分析,给出了结构的动力学响应曲线,得到了隔振频带与结构参数的关系,并且确定了最优角度下的带隙深度和宽度.最后,建立了二维隔振结构有限元模型,对此二维结构进行了动力学分析,得到了在不同方向激励下的动力学响应曲线.结果表明,该二维隔振结构在低频处具有宽而深的频率带隙,实现了将弹性关节与二维隔振结构相结合的低频宽频隔振,为隔振领域的结构和材料设计提供了新思路.     

MSC Patran在浮筏隔振装置模态分析中的应用

基于MSC Patran建立浮筏隔振系统模型. 在对系统进行模态分析之前,把认为薄弱的环节划分为一组,并首先对该组进行模态分析,通过对模态参数的辨识,对整个系统的动态特性进行预估,指导系统结构的优化设计.     

Stewart并联机构主动隔振平台的非线性L2鲁棒控制

以Stewart并联机构主动隔振平台为研究对象,提出一种非线性L2鲁棒主动隔振控制方法．应用牛顿—欧拉方法建立了由直线音圈电机驱动的隔振平台的完整动力学模型．在模型非匹配不确定性的上界未知的情况下,充分考虑动力学模型的非线性特性、参数摄动以及未建模动态等因素对隔振控制的影响,设计了模型非匹配不确定性上界估计的调节律并推导出鲁棒主动隔振控制律．通过构造合适的存储函数,在理论上证明了系统的稳定性和满足L2性能准则的隔振性能．仿真结果表明,该方法能有效地抑制6个方向的低频振动,得到满意的隔振性能．     

双层混合隔振系统隔振效果评价与实验研究

为了对双层混合隔振系统进行全面评价,提出了一种全新的双层混合隔振系统隔振效果评价方法.该方法将混合隔振的评价指标定义为被动隔振指标与主动隔振指标之和,并在自行研制的磁悬浮隔振器上进行隔振实验.实验结果表明,该评价方法简便易行,能够准确地反映被动和主动隔振对不同频段隔振的贡献以及两者之间的相互影响,为进一步优化双层混合隔振器的设计提供了可靠依据.     

一种柔性隔振结构的动力学分析及设计方法

本文提出了一种新型的柔性隔振结构,该结构是基于柔性曲梁的力学特性而设计的.研究结果表明,该结构能通过轴向方向的负载来降低扭转方向的刚度,从而达到扭转方向的准零刚度特性,实现低频隔振.本文首先构建了柔性隔振结构的单元模型,并确定了单元模型轴向及扭转方向等关键静力特性,结果表明,该结构的单元模型能实现扭转方向的准零刚度特性,且轴向方向有较高的负载.然后,对不同结构参数的单元模型进行了动力学分析,确定了各结构参数对该结构动力学特性的影响,并利用有限软件对其进行了仿真分析,结果表明,该单元模型具有较好的隔振效果.最后,对构建的多层仿生柔性结构的隔振效率及隔振带宽进行了探讨.该结构具有柔性机构免装配、可整体加工、易小型化等特点,适用于精密光学仪器、机器人、卫星等具有扭转方向低频隔振的领域.     

浮筏激励信号的在线检测与分析

利用短时傅里叶变换，提出了一种信号检测与分析方法来对浮筏上动力设备运转产生的稳态信号与谐和变频信号进行在线检测和主频特性分析，及时准确地判断出各类激励信号中所包含的主频特性，并将其提供给浮筏控制系统，完成对浮筏阻尼力的调节。实验结果表明，这种方法能够有效地进行在线检测与分析，对信号主频特性的判断准确，使浮筏隔振系统的隔振效果有显著提高。     

消隔组合X型减振器设计与动力学分析

本文将一种X型结构与线性弹簧阻尼减振器相结合构成一种兼具消振和隔振性能的新型X型减振器.基于拉格朗日方法建立单自由度线性振子耦合消隔组合X型减振器系统的动力学方程,应用谐波平衡法得到系统稳态响应的近似解析解,并通过Runge Kutta法得到系统的数值解验证解析解的正确性.讨论了不同的基础激励下新型X型减振器对系统的响应幅值以及位移传递率的减振效果.此外,分析了不同参数对系统的幅频响应曲线以及位移传递率的影响.研究结果表明,新型X型减振器不仅可以将线性刚度转化为非线性刚度,还可以为系统提供负刚度,拥有优秀的消振和超低频隔振性能.     

DSP的VCM低频主动隔振控制系统设计

音圈电机(Voice Coil Motor,VCM)因其良好的线性驱动性能,在主动隔振系统中作为主动吸振器的驱动器日益受到人们的青睐.本文设计了一种应用于低频主动隔振系统中,基于DSP的VCM控制系统,给出了软、硬件设计方法,并介绍了一种基于时钟节拍和消息机制的软件系统的工作原理.     

低频大幅隔振器设计及实验

为了突破传统隔振器刚度和承载能力之间的矛盾,需要隔振器具有高的静态刚度,低动态刚度的特性.如今的准零刚度隔振器技术可以实现低频微幅隔振,但是对于大幅振动,隔振效果并不明显甚至失效,因此突破宽幅隔振成为隔振领域亟待解决的问题.为此,我们利用多稳态折纸通过并联装配的方式,构造具有宽幅零刚度区间的折纸型隔振器,以解决传统隔振器振动抑制幅值较低的问题.本文建立了宽零刚度隔振器模型,提出宽幅零刚度的设计方法,并通过动力学分析分析了模型的隔振效果.最后搭建试验样机,验证了理论的正确性.这种设计打破了传统准零刚度隔振器单点准零的设计准则,能够在一个大幅范围内保证稳定性,同时实现零刚度,极大拓宽了隔振器的适用范围.这种设计理念能够被用在新隔振材料设计和航空、船舶等大幅低频动态环境中.     

基于dSPACE的磁流变半主动减振实验控制系统研究

对磁流变半主动悬架减振实验系统进行设计,构造了基于dSPACE系统的磁流变半主动悬架实验控制系统,设计了基于脉宽调制控制的磁流变阻尼器驱动电路,在设计的磁流变半主动悬架减振实验台上对二自由度悬架的半主动控制策略进行实验,通过实验数据分析,验证了控制策略的有效性.     

基于IFT方法的主动隔振控制器设计

针对自适应前馈控制算法在主动隔振系统中存在的局限性,提出了一种基于迭代反馈调整(IFT)的主动隔振控制策略。该方法以主动隔振后的残余力均方值为目标函数,依托系统模型,根据实际需求设计控制器阶数,并通过信赖域的优化方法对控制器参数进行迭代调整,以获得期望的固定阶数的低阶控制器。该低阶控制器有利于降低成本和减少设计计算量,便于控制算法的实时实现。以基于磁致伸缩作动器的双层隔振系统为研究对象,用Matlab仿真软件对提出的算法进行仿真研究,并与自适应前馈控制算法中常用的归一化FX-LMS算法进行比较。结果表明,基于IFT方法所设计的低阶控制器比归一化的FXLMS算法具有更好的隔振效果,有着很好的实用性和推广性。     

基于弯曲振动粘度测量的能耗研究

采用科氏流量计弯曲振动测量粘度其关键在于准确得到粘性力消耗的能量与粘度的关系.采用微元分析方法,系统分析了测量管中轴向无流速时弯曲振动中液体粘性力造成的能量损耗,推导出测量管谐振时消耗功率与粘度的数学模型,并用实验进行了验证.