磁悬浮作动器的串级PID控制设计与试验

为提高主动隔振系统的稳定性和改善系统的控制质量,利用系统辨识得到磁悬浮作动器控制通道的数学模型并设计相应的串级比例-积分-微分(proportion-integral-derivative, PID)控制器:系统的内环为加速度环,主要控制隔振台的加速度;系统的外环为位移环,使隔振台回到中心位置并调节加速度控制器的参考值。利用一阶系统理论分析串级PID控制的动态性能,通过在Matlab中建立串级PID仿真控制模型验证理论结果,利用单自由度试验平台设计串级PID控制系统,对比试验和仿真加速度传递率,分析加速度控制效果。试验结果表明:采用串级PID控制方法,控制对象在1~25 Hz频段内的衰减幅度为-22.5~-2.2 dB,实现了有效的振动控制。     

锻锤隔振基础动力特性实例分析

为了解决锻锤工作时冲击振动对环境的危害,以带混凝土配重块的锻锤隔振基础为例,从工程应用角度出发,根据振动理论建立了两自由度锻锤隔振基础体系模型,运用线性加速度方法计算冲击振动作用下的基础振动响应.同时还针对力学模型中的质量、刚度和阻尼等动力参数进行优化分析,并运用有限元方法分析混凝土配重块的冲击应力分布状况.锻锤隔振基础优化后的动态参数为:质量比60～ 110,隔振频率2.5～4.0 Hz,阻尼比0.2～0.3.     

声纳安装平台主动隔振系统的研究

以超磁致伸缩执行器作为声纳安装平台有源隔振系统的主动控制器，研究了系统的流-固耦
合动力学特性。分析了声纳安装平台有源隔振系统对于船舷侧振动的响应，分别以位移、速度和加速度作
为反馈变量对隔振系统进行反馈控制，分析其主动隔振控制效果。结果表明，在声纳安装平台两级有源隔
振系统中，以声纳安装平板加速度作为反馈变量的综合隔振性能最好，并且随着反馈增益的增大，隔振效
果明显增强，有效隔振频段范围扩大。     

某光学测量平台的车载运输隔振设计与测试

精密光学测量平台在车载运输过程中会受到振动与冲击,振动量级直接影响测量平台的精度与可靠性.因此有必要对光学测量平台进行运输隔振设计.首先基于单质体多 自由度振动理论对光学测量平台动力学模型进行简化分析,提出了 一种光学测量平台的被动隔振方案.然后利用典型工况的路谱作为激励进行随机振动分析并预估振动量级,最后依据实际工程经验进行路面运输试验.试验结果表明,在二级公路以60 km/h匀速行驶的工况下,平台上精密光学元件安装处的垂向振动传递率为0.26,且高频激励(20～250 Hz)有显著衰减,验证了光学测量平台隔振方案的合理性与有效性.     

基于跟踪微分器的加速度反馈控制

为了提高航空光电稳定平台的抗扰性的同时不增加平台成本,本文在传统平台的电流反馈、速度反馈、位置反馈系统的基础上增加基于跟踪微分器的高增益加速度反馈环节,相对于传统基于差分的加速度反馈系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统改善了其对噪声干扰敏感等问题。通过模拟转台,对平台进行1°、0~2.5Hz正弦扰动测试,结果表明:相对于传统速度反馈平台系统,基于跟踪微分器的加速度反馈系统,超调量减小了约4.9%,视轴稳定精度提高了至少63.4%,平台的过渡过程加快;且该伺服系统结构简单,有较好通用性和实用价值。     

渤海某平台磁流变智能阻尼隔振控制

目的 研究了利用主动变阻尼控制系统优化方法设计磁流变智能阻尼隔振平台结构，为实际工程利用磁流变阻尼器为结构减振设计提供方法。方法 采用ANSYS软件提供的结构刚度矩阵庞大，不易进行半主动和主动控制系统设计，根据ANSYS有限元分析提炼出简化计算模型，基于主动最优控制设计方法，设计了磁流变阻尼隔振系统，进行了冰激振动和地震动作用下的磁流变阻尼智能振动控制反应分析．结果 该平台半主动磁流变阻尼隔振体系对导管架端帽处最大位移和甲板处最大加速度均有很好的控制效果，隔振层位移满足采油工艺要求．结论 主动最优控制设计方法是一种很好的设计方法，具有广泛的应用前景；对于平台结构半主动磁流变智能阻尼隔振体系是较好的控制方案．     

隧道掘进机支撑推进系统振动特性

为了研究全断面隧道掘进机（tunnel boring machine,TBM）支撑推进系统掘进过程中的振动问题,基于多体系统动力学仿真平台,对TBM掘进过程进行动力学仿真研究,得到TBM支撑推进系统各部件的振动加速度,进行时域和频域分析.对比不同方向的加速度有效值和不同部件的加速度有效值,分析TBM支撑推进系统掘进方向的载荷传递规律.结果表明：TBM支撑推进系统的振动以低频为主,其中主梁二振动频率集中在20~30 Hz和46~56 Hz.TBM支撑推进系统的振动集中在掘进方向,主梁二掘进方向加速度最大值达到11.80 m/s².部件距离刀盘质心越远,振动加速度有效值越小.掘进方向载荷从刀盘传递到主梁一均值减小了42.7%,变化幅度减小了58.3%.对吉林引松工程的TBM进行了振动测试,测试结果一定程度上验证了仿真结果.     

高耸烟囱地震控制研究

结合烟囱特点,提出了一种高耸烟囱地震控制的新方法——上部层间隔振法。采用这种方法控制后的烟囱,在地震荷载作用下,其振动(包括位移和加速度)得到明显控制,采用数值分析,通过三座烟囱实例,对隔振层的一些力学参数及隔振层的设置位置都作了详尽的数值分析,经过比较,优化出隔振层的最佳力学参数及其设置位置,验证了控制效果,描述了隔振层的振动控制机理及其计算模型,提出了隔振层模型的实现方法。     

某轻型商用车驾驶室悬置的建模与优化

针对驾驶室悬置系统出现异常振动的问题,文章对驾驶室悬置系统进行了优化设计.首先通过试验分析得出驾驶室悬置在8.9Hz处的振动隔振效果不佳;其次,建立驾驶室悬置系统的仿真模型并对驾驶室悬置系统进行优化;最后开展实车试验,进行优化前后的振动性能对比分析.结果 表明优化方案的悬置系统显著的降低了驾驶室振动的加速度幅值.     

正弦荷载和列车荷载下地铁环境振动减振措施数值模拟研究

对地铁列车运行引起的环境振动以及减振措施进行研究,首先,应用 ＡＢＡＱＵＳ数值分析软件,建立有限元－无限元隧道－土耦合模型;然后,在模型中采用单位正弦荷载进行激励,分析地表不同位置的振动加速度幅值;最后,比较了地铁隧道空沟及填充沟在不同列车荷载激振频率、隔振沟 沟深、距离和填充材料等情况下的隔振效果。模拟实验结果表明：空沟的深度对隔振效果的影响很大,深度越深隔振效果越好;对于高频荷载,振动在土体衰减变快,空沟到振源的距离对隔振效果的影响不大;对于低频荷载,空沟到振源的距离增加后隔振效果明显;填充沟的填充材料刚度是影响隔振效果的关键因素,隔振材料刚度越小,其隔振性能越好。同时对实际地铁荷载进行分析,利用实测钢轨加速度获得轮轨间动力作用力,将其施加至有限元模型中,从时域和频域两个角度对比分 析了填充沟的减振效果,验证了填充沟减振措施在实际工程中的适用性。     

基于Vortex的6自由度平台洗出运动仿真

为了研究并联6自由度平台在车辆驾驶过程中的洗出运动,实现车辆动力学模型和6自由度运动平台模型的联合仿真,提出一种利用Vortex多体动力学软件对6自由度平台进行建模,复现车辆模型运动过程的仿真方法.平台液压油缸初始位姿采用解析法进行确定,在Matlab/Simulink中实现运动平台的洗出滤波算法和运动学反解算法,利用转弯和直线2种典型运动进行仿真验证.在给定路面上进行虚拟驾驶,Vortex车辆动力学模型解算结果使车辆产生相应的连续运动状态,相关动力学参数经过洗出滤波算法、平台运动学反解运算得到各油缸伸长量,驱动Vortex软件中建立的6自由度运动平台模型.结果表明,利用Vortex软件可以将车辆动力学模型和并联6自由度平台模型进行联合仿真,实现平台洗出运动的可视化.     

隔振平台多自由度数字化主动阻尼的一种实现

在用数学模型分析的基础上，提出了应用关于质心的3-自由度独立主动阻尼的方法来消除多自由度系统中再耦合现象，同时给出了该独立主动阻尼的条件及速度反馈算法．介绍了隔振平台的3-自由主动阻尼实现原理及其结构方框图．研究结果表明，该方法实现了主动阻尼控制量完全解耦，同时又不影响主动阻尼效果．     

某电动汽车动力总成悬置系统优化设计

定义电机动力总成质心坐标系,并系统地阐述动力总成悬置系统解耦及优化设计的基本理论,在此基础上,针对某电动汽车动力总成悬置系统,运用能量解耦法分析六自由度悬置系统的振动耦合特性,根据悬置系统振动耦合影响因素提出基于扭矩轴理论和遗传算法对悬置位置、悬置刚度进行优化设计的方法,最后在整车上对悬置系统的解耦和隔振性能进行仿真验...     

Research and application on three-dimensional seismic and vibration isolation for building

This paper presents the study of a three-dimensional(3D) isolation system.Firstly,the authors investigated the effects of an innovative 3D isolator,which was composed of a connecting plate,a rubber pad for vibration isolation in the vertical direction and a horizontal rubber bearing for seismic isolation in both horizontal directions.Secondly,the authors designed such a vibration isolation system and installed it underneath two specific residential buildings which were built directly over an existing subway communication hub platform in Beijing.These buildings required good performance vibration and seismic isolation system to reduce the impact from the running of nearby subway trains.Finally,in situ tests were conducted for both the isolated and the non-isolated buildings for the purpose of comparison.The test results showed that the maximum acceleration response level of the isolated superstructure is reduced by 10% as compared to that of the platform.The maximum attenuation of vibration reaches up to 25 dB.The 3D system explored in this paper is very effective in control and suppression of building vibration induced by earthquakes or running of trains.     

大行程两自由度微定位夹持系统的设计与优化

为了实现微操作系统中微夹持器的精密定位,增加其可达定位空间,提出大行程两自由度微定位夹持系统. 基于2移1转(2T1R)型柔性运动副,设计两自由度微定位平台,并将其与微夹持器相结合,设计微定位夹持系统的结构;采用简化的线弹性梁模型建立微定位平台力?位移关系、丢失运动和固有频率的理论模型,并采用欧拉?伯努利梁模型与能量守恒定律建立微夹持器力?位移关系、位移放大倍率和固有频率的理论模型;以提高微定位夹持系统的静、动态性能为目标进行参数优化;通过有限元仿真验证理论模型的正确性,并给出微夹持器的可达定位空间. 结果表明,微定位夹持系统设计具备有效性与可行性.     

交通荷载作用下钢弹簧浮置板隔振道路设计参数研究

为降低城区道路汽车荷载对建筑结构的振动影响,设计一种新型钢弹簧浮置板隔振道路,对浮置板的动力学设计参数进行研究。在浮置板缩尺模型有限元试验验证的基础上,选取浮置板长度、厚度、弹簧刚度、弹簧支承间距4个参数及不同水平值,进行正交试验,建立81个样本的三维有限元模型。采用模态分析法,研究各参数对浮置板固有频率和振型的影响;实测交通荷载激励,分析激励作用下浮置板结构在时域和频域的响应,并通过Z振级和插入损失探讨浮置板结构各参数的减振效果。结果表明：各样本基频主要分布在4~10 Hz之间,基频直接影响钢弹簧浮置板的隔振性能;随着浮置板长度的减小、厚度的增大、弹簧刚度的减小、支承间距的增大,浮置板结构的隔振效果明显提高;交通荷载激励下,浮置板结构振动放大频段位于基频附近及14~18 Hz范围;VL_z振级在0~18 Hz范围内随频率增大而增大,之后随频率增大而降低,但未超过72 dB;对于0~40 Hz范围内的振动响应,样本最大减振量为40.6 dB,基频处放大量最大为17.4 dB。     

压电阀电-机械转换器结构设计分析

为提高现有喷嘴挡板型电液伺服阀的静、动态性能,采用双压电晶片及铍青铜制作出喷嘴挡板式压电阀的电-机械转换器.针对压电层和金属层的宽度、长度和厚度等结构参数对电-机械转换器静、动态性能的影响进行了理论、仿真及实验研究.结果表明：宽度对静、动态性能没有影响,输出位移同长度的平方成正比.长度增大时,幅频宽和基频减小;金属层厚度或压电层厚度增大时,输出位移减小,幅频宽和基频增大.最后对电-机械转换器的振型进行了仿真分析,结果表明满足设计要求.     

磁流变阻尼器被动隔震振动台试验研究

目的检验磁流变阻尼器应用于结构被动隔震控制下的减震效果．方法对1：4缩尺比例的结构模型进行橡胶垫与磁流变阻尼器联合控制下的振动台试验，试验采用对磁流变阻尼器施加零电压和最大电压控制。来模拟结构在阻尼器被动摩擦阻尼和被动粘滞阻尼两种控制方式下。隔震上部结构和隔震层的的动力响应．结果应用磁流变阻尼器对结构进行的两种被动控制，均能起到很好的减震效果．其中被动摩擦控制可对隔震结构在大震下的隔震层位移起到限位作用；被动粘滞阻尼控制可对隔震结构小震下上部结构的加速度反应进行很好的控制．结论采用橡胶垫联合磁流变阻尼器对结构进行被动隔震控制，控制方法简便易行，控制效果良好．