基于神经网络的主动隔振控制技术研究

针对主动隔振系统存在非线性的情况,提出一种神经网络控制方法.控制器采用CMAC(cerebellar model articulation control)网络,参数调整基于梯度下降法.为消除系统次通道对控制器参数调整的影响,利用BP(back propagation)网络离线辨识得到次通道模型.系统的输出误差信号与次通道模型参数相结合,共同调整控制器参数.仿真结果表明,该控制方法对于存在非线性的主动隔振系统具有良好的控制效果,隔振能力超过常用的滤波LMS(least mean square)方法.     

基于精英策略遗传算法的主动隔振系统集成优化设计

针对传统主动隔振系统先设计结构参数后设计控制器的方法很难达到全局最优这一问题,本文提出一种采用精英策略遗传算法对结构参数和控制参数进行集成优化的方法。该方法将主动隔振系统机械结构及LQG控制器的设计结合起来,以隔振平台加速度,隔振系统动挠度和底座动位移三者总加权均方根为性能指标,对主动隔振系统进行集成优化。通过理论分析与仿真结果表明此方法能有效提高主动隔振系统的隔振效果。     

扫描探针显微镜的隔振技术研究

扫描探针显微镜(SPM)等超精密加工与检测仪器容易受到外界环境微小振动等干扰,致使仪器在通常条件下无法达到要求的指标.为此,结合主动隔振和被动隔振振技术研究对外界微小振动扰动有效隔离方法.以本原纳米仪器有限公司制作的CSPM4000扫描探针显微镜作为实验对象进行试验,探讨利用主动隔振系统来降低超精密仪器对于外部试验环境的苛刻要求,进而改善超精密仪器的试验性能.实验结果显示隔振试验装置具有较好的隔振效果.可满足使用要求.     

主动隔振系统中的PID模型参考自适应控制技术

当主动隔振系统的被控参数为定常或变化较小时,采用一般常规反馈控制可以得到满意的控制效果,但当对象在运行过程中其结构与参数及环境有剧烈变化时,仅用常规的反馈控制技术无法满足控制要求.对某主动隔振系统从无控制、常规比例积分微分（PID）控制以及基于PID的模型参考自适应控制3种情况进行了研究,提出了在主动隔振系统中采用的控制方法.仿真结果表明,基于PID的模型参考自适应控制方法能够很好地跟踪参考模型的输出,具备较强的抗干扰能力.     

主动控制的高精度隔振平台参数的优化选择

本文研究在复杂微振动环境干扰下采用电磁力主动控制的高精度隔振平台参数的优化选择.并对平台振动量的仿真结果进行曲线拟合,利用拟合曲线形成目标函数来进行平台参数的优化选择.     

双层主动隔振系统的动力学研究

研究了在消极隔振情况下，双层主动隔振系统在其主动隔振执行器的3种不同安装方式的动力学特性，分析了主动控制力与被动隔振器参数之间的关系。研究结果表明，对于双层主动隔振系统，隔离中低频振动时，主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间的隔振性能最好，安装于隔振对象与中间质量之间的隔振性能最差；隔离高频振动时，主动隔振执行器安装于隔振对象与中间质量之间或仅作用于隔振对象时的隔振性能均较好，但主动隔振执行器安装于中间质量与基础之间所需的主动隔振控制力也不大。     

超精密系统中主被动隔振技术的应用及隔振性能测试分析

首先简述了隔振原理及隔振器的分类,在此基础上介绍了选用隔振器的基本原则,并介绍了世界上几款优秀的隔振器,最后对一款日本明立精机主动隔振平台的隔振效果进行了测试与分析。     

新型混合磁悬浮主动隔振的研究

提出了一种新型变阻尼变刚度的混合磁悬浮隔振系统,利用等效磁路法计算了混合磁悬浮系统的电磁作用力,并分析了所实施的主动反馈控制系统性能.分析表明,主动控制作用下的隔振系统具有可控的刚度和阻尼特性,同时与其他电磁结构比较,其是一种隔振功耗很小的隔振系统.文中介绍了基于DSP的主动控制隔振试验,并分析了在隔振系统中各控制参数对隔振效果和控制的阶跃响应性能的影响.结果表明,这是一种在各频率上均具有很好隔振效率的隔振系统,具有广泛的应用前景.     

橡胶软木隔振系统的设计

通过数学模型简述了隔振系统的原理并进行了分析,指出了提高隔振效果的方法.为了能够对橡胶软木隔振系统进行准确的计算,本文列出了橡胶软木的刚度及固有频率的计算公式,并将其用于实际的应用计算.通过计算隔振系统的固有频率可以知道隔振系统的隔振效果.对实际应用的橡胶软木隔振系统进行了测试,得到了实际振动的振幅.从测量结果看,这种隔振方法能够满足μm级精密设备的隔振要求.     

双层精密隔振平台的最优控制研究

将主动隔振技术应用到双层精密隔振系统中,设计双层主动隔振系统,建立其动力学方程和状态方程。根据精密制造和精密仪器的隔振需求,提出控制目标,建立系统的线性二次型调节器(linear quadratic regulator,LQR)最优控制模型,利用Matlab/Simulink软件进行仿真分析,在不同激励下研究主被动系统隔振对象的加速度响应大小。仿真结果表明:双层主动隔振系统的隔振效果远远优于被动隔振系统。     

Active low-frequency vertical vibration isolation system for precision measurements

Low-frequency vertical vibration isolation systems play important roles in precision measurements to reduce seismic and environmental vibration noise. Several types of active vibration isolation systems have been developed. However, few researches focus on how to optimize the test mass install position in order to improve the vibration transmissibility. An active low-frequency vertical vibration isolation system based on an earlier instrument, the Super Spring, is designed and implemented. The system, which is simple and compact, consists of two stages: a parallelogram-shaped linkage to ensure vertical motion, and a simple spring-mass system. The theoretical analysis of the vibration isolation system is presented, including terms erroneously ignored before. By carefully choosing the mechanical parameters according to the above analysis and using feedback control, the resonance frequency of the system is reduced from 2.3 to 0.03 Hz, a reduction by a factor of more than 75. The vibration isolation system is installed as an inertial reference in an absolute gravimeter, where it improved the scatter of the absolute gravity values by a factor of 5. The experimental results verifies the improved performance of the isolation system, making it particularly suitable for precision experiments. The improved vertical vibration isolation system can be used as a prototype for designing high-performance active vertical isolation systems. An improved theoretical model of this active vibration isolation system with beam-pivot configuration is proposed, providing fundamental guidelines for vibration isolator design and assembling.     

带有三维激光干涉仪和压电位移执行器的新型主动隔振系统

我们为超精密测量系统开发了一种新型主动隔振系统。它由三套三维激光干涉仪传感器及六组压电位移执行器组成，以限制空间运动的六个自由度。实现实时补偿振动的功能。     

基于气动肌肉并联隔振系统的主动控制研究

为了解决仪器仪表等高精密设备的防微振和抗冲击问题,基于气动肌肉搭建了隔振实验系统,对其主被动控制进行研究。建立了隔振系统的动力学模型,在此基础之上分别采用被动和PID控制算法进行了实验。通过对比试验结果表明该隔振系统在宽频段内有较好的隔振效果,在低频段内效果尤为显著,该研究为气动肌肉在隔振系统中的进一步控制奠定了基础。     

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。     

直升机主减半主动反共振隔振技术研究

根据现有主减反共振隔振和主动控制理论,设计新型直升机主减隔振原理样机模型。随着直升机工作频率的改变,隔振系统识别频率的变化,自动调节隔振器质量块位置,使系统始终有隔振效果。以直升机原理样机为对象,加入基于神经网络的控制方法,对实验对象进行动力学特性标定,获得质量块位置与工作频率之间的关系。研究频率跟踪算法,将神经网络和频率跟踪算法两者结合,编制出可以采集信号,识别频率的LabVIEW程序。实验结果证明,新型主减隔振系统隔振效果和控制效果符合预期,可以为直升机主减的振动主动控制系统设计提供一定的指导。     

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。     

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。     

船舶设备半主动单层隔振系统传递特性分析

为了提高船舶动力设备单层隔振系统的隔振性能,研究半主动磁流变(magnetorheological,简称MR)阻尼器和基础质量对系统传递特性的影响规律,采用通过试验验证的改进的Bingham模型描述MR阻尼器的力学特性,建立考虑基础质量影响的二自由度无约束隔振系统的动力学模型。通过平均法得到了隔振系统主共振时的解析解,并通过数值方法验证了理论解的正确性。以力传递率为评价指标,研究了半主动隔振系统主要参数对系统主共振的影响。结果表明:基础质量增加可降低系统的固有频率及隔振区域的减振效果;MR阻尼器控制力和零力速度的增加可提升隔振性能;MR阻尼器的阻尼增加可提高共振区域的隔振效果,但降低了隔振区域的隔振效果。