精密隔振平台振动的模糊控制

采用混合隔振技术建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，并采用模糊控制理论设计其主动控制器。应用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真分析结果表明，该振动控制系统在较宽的频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密测量．制造设备的隔振领域。     

多自由度平台微振动LQG最优控制

从理论分析和数值仿真两方面,对微振动隔振平台的结构设计及被动控制和主动控制相结合的混合控制系统进行了研究,建立了以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的多自由度混合隔振系统,及其动力学模型和控制系统模型,并利用最优控制理论和相关领域的最新研究成果,对其进行了仿真实验,结果表明所设计的LQG最优控制器能在基础干扰和直接干扰下,使平台在X方向的位移时程和速度时程的控制效果,明显优于被动控制。     

微制造隔振平台振动的模糊广义预测控制

采用主动隔振与被动隔振相结合的技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器为主动隔振元件的微制造平台6自由度隔振系统及其结构模型。提出一种改进的自适应广义预测控制算法,并与模糊控制结合起来,应用于微制造平台的振动控制中,实现广义预测控制与模糊控制的优势互补。计算机仿真与试验结果表明,所设计的微制造平台模糊广义预测控制系统具有良好的鲁棒稳定性、抗干扰能力和时域性能,可在非常宽的频率范围内将由干扰所引起的微制造平台的振动在被动隔振的基础上减少80%左右,效果显著。     

精密隔振平台振动的LQG控制

建立了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件的精密隔振平台隔振系统，应用LOG控制算法设计其主动控制器。采用MATLAB软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果。仿真结果表明所设计的振动主动控制系统可在非常宽的频率范围对基础干扰和由仪器设备产生的直接干扰所引起的精密隔振平台振动进行有效的控制。     

环境激励下设备平台微振动混合控制的研究

通过对隔振平台隔振特点的研究,采用主动隔振与被动隔振相结合的混合隔振技术,建立以空气弹簧为被动隔振元件、超磁致伸缩作动器为主动隔振元件的混合隔振系统;针对所设计的隔振平台系统在SIMULINK环境中进行PID控制仿真,并以被动隔振系统为比较对象,考察主动控制效果,并分析比较了考虑与不考虑厂房结构耦合时的控制效果;建立厂房及隔振平台系统的试验模型,进行结构模型试验。根据结构模型试验理论,设计并制作一个三层厂房及双层隔振平台模型,利用PID控制算法,测试系统的隔振效果,并将试验结果和理论分析、仿真结果进行对比分析。     

精密隔振平台微振动的H∞控制

设计了一个精密隔振平台6自由度微振动控制系统.该系统以4个空气弹簧作为被动隔振元件,8个超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件.4个垂直方向致动器与空气弹簧平行安装,以充分发挥超磁致伸缩致动器的性能.采用H∞控制算法来设计振动主动控制系统.应用Matlab软件进行了仿真分析以验证系统的振动控制效果.仿真结果表明所设计的振动主动控制系统能在较宽的频率范围对地基干扰具有很好的控制效果.     

微制造平台微振动的H2/H∞混合控制

基于啄木鸟头部生物构造及其仿生隔振机理 ,采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件。针对 H2 最优控制和 H∞ 鲁棒控制的优缺点 ,主动控制器采用H2 / H∞ 混合控制进行设计 ,并通过 L MI凸优化方法求解 H2 / H∞ 混合控制器。仿真结果表明所设计的 H2 / H∞ 混合控制器具有良好的鲁棒稳定性和时域性能 ,可在非常宽的频率范围对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制 ,其振动控制效果明显优于 H∞ 控制     

基于压电元件的主动弹性隔振系统理论与试验

基于力作动器的传统主动隔振理论已得到广泛研究和较多应用,但要求较高的作动器功率,因此限制了较小功率的压电元件在主动隔振上的应用。将压电元件粘贴于一定形状的弹性元件上,构造成主动弹性隔振器件,使其具有传统被动弹性隔振器与主动隔振器两者的优点。通过综合考虑隔振系统的性能指标与主动弹性隔振器的自身能力,建立主动弹性隔振系统的理论模型,推导并分析反馈控制、前馈控制在主动弹性隔振系统中的应用框架。试验研究基于压电元件的Z形主动弹性隔振系统,通过采用粘贴其上的压电元件作为隔振器的作动器与检测隔振器内部性能的传感元件,用加速度信号作为隔振系统性能指标信号,分别采用前馈与反馈控制算法有效地实现了振动源的隔离。     

基于遗传算法的机床半主动隔振系统多目标优化

建立机床半主动隔振系统2自由度机床力学模型，以导轨中点加速度最小化为评价函数，并考虑若干约束条件，编制具有基因库和E算子的遗传算法软件包Ga205E，对机床隔振系统主动元件和被动元件的多个参数进行优化。优化结果表明：对于2自由度机床隔振系统多目标优化问题，用遗传算法求解是高效的，同时也是全局收敛的。     

精密机床半主动隔振系统多目标优化

针对精密机床半主动隔振系统最优化问题,建立2自由度机床力学模型;以导轨2点加速度均值最小为优化目标函数,并考虑多种约束条件,编制了具有基因库和E算子的遗传算法软件包GaE对机床隔振系统主动元件和被动元件参数进行优化.优化结果表明,用遗传算法求解2自由度机床隔振系统最优化问题是高效的,同时也是全局收敛的.     

微制造平台的精密隔振系统研究

提出了微制造平台的精密隔振系统的设计思路和系统结构,通过对具有良好隔振性能的啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的研究,利用仿生学原理建立了微制造平台的精密隔振系统的整体结构模型,采用主动隔振和被动隔振相结合技术.为了消除线圈发热引起的热变形因素的影响,专门设计了超磁致伸缩致动器的恒温冷却系统.针对微制造平台所处激励环境的复杂性和系统内部存在的非线性,采用了带有两个修正因子二维模糊振动主动控制系统.最终,建立一套可实现微制造的精密隔振系统.     

基于4-UPS/CPC并联机构的多维调姿隔振平台设计

提出了一种用于轮腿式机器人载运车的多维调姿隔振平台,该平台以4-UPS/CPC并联机构为主体,辅以弹簧阻尼模块,将调姿与隔振功能相结合,以满足载运车在工作过程中的姿态调整和隔振需求。以并联机构的工作空间、静刚度和灵巧度为目标,进行了4-UPS/CPC并联机构结构参数的优化设计;建立了路面谱模型,使用差分预测算法对载运车在C级路面上行走时保持上平台水平所需的支链长度进行了预测,通过仿真验证了所设计平台调姿功能的有效性;建立了多维隔振系统的振动模型,采用理论及仿真方法研究了系统在受迫振动下的振动响应,结果表明,隔振平台在5个自由度方向的隔振率均在57%以上;设计了隔振平台样机,搭建了实验系统,并进行了X、Y和Z方向的隔振实验,实验结果表明,所设计的多维调姿隔振平台在测试的3个方向上的隔振率均在50%以上,具有良好的隔振性能。     

复杂激励环境下精密隔振系统的振动传递率研究

在分析基础干扰单独作用下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的基础上,定义了基础干扰和直接干扰同时作用的复杂激励环境下隔振系统的振动传递率概念,推导了复杂激励环境下被动隔振系统和主动隔振系统振动传递率的有关计算公式。系统研究了复杂激励环境下加速度反馈、速度反馈和位移反馈对隔振系统振动传递率的影响。     

微纳型空间相机被动式隔振系统设计

为了改善某型号微纳型空间相机在发射阶段的振动环境并避免相机发生破坏,针对微纳型空间相机的任务需求设计了一种被动式隔振系统。首先,对相机隔振系统进行了建模,研究了隔振系统的响应特性。然后,通过对隔振系统振动的耦合模型进行分析计算,实现了振动解耦并与传统分布形式进行了对比分析。根据相机结构参数和隔振系统模型,对被动式隔振器进行了计算与设计,基频为120 Hz且质量仅占相机的1.7%。最后,通过有限元分析方法对隔振系统进行了动力学仿真,并对相机本体和隔振系统分别进行了振动试验。试验结果表明,本研究被动式隔振系统对微纳型空间相机的正弦振动与随机振动响应隔振效率分别达到了55%和81%,隔振系统的有效性和合理性得到了验证。     

主动隔振与动力吸振器的联合减振研究

针对单层主动隔振系统，研究主动隔振对隔振对象振幅的影响。发现存在临界频率，对于临界频率以下的激励，主动隔振会加剧隔振对象的振动。临界频率是阻尼的函数，选择合适的阻尼可使临界频率尽量小，但存在下限。引入动力吸振器能有效降低隔振对象低频响应的振幅，分析表明，对于舰船的低频噪声，主动隔振与动力吸振器联合减振是一种有效的综合治理方法。     

机载光电平台隔振系统振动耦合分析

为避免载机线振动耦合为光电平台角振动,减小角振动对成像质量和指向精度的影响,对机载光电平台隔振系统进行了分析与研究。针对以往单自由度振动模型仅能分析线振动衰减,无法分析线振动与角振动耦合的缺点,建立了隔振系统的双自由度振动模型,推导出载机线振动与光电平台角振动间的传递函数,分析了减振器刚度、阻尼参数偏差以及减振器布局不合理对振动耦合的影响,为隔振系统的设计和安装提供理论基础。结合工程实际,提出了减小光电平台隔振系统振动耦合的具体措施。