动力装置主动隔振系统硬件设计

随着人们对工作环境、设备可靠性及耐用度、加工精度和设备隐蔽性的要求不断提高,对于振动控制的要求也越来越高。单纯的被动隔振系统无法削弱船体浮筏200 Hz以下的低频振动。主动隔振系统利用作动器产生与激振力相反的作用力可以有效地削弱低频振动。以船体浮筏为控制对象,针对削弱200 Hz以下的低频振动开发了一套主动隔振系统。系统中采用加速度信号作为系统输入和反馈,以DSP+FPGA双核处理架构作为控制核心,最终以电磁作动器作为执行机构,分别通过对150 Hz、100 Hz、50 Hz三种频率振动控制的测试,分析发现该系统可以达到预期隔振效果,削弱自身200 Hz以下的低频振动。     

动力装置主动隔振系统硬件设计

随着人们对工作环境、设备可靠性及耐用度、加工精度和设备隐蔽性的要求不断提高,对于振动控制的需求越来越多。单纯的被动隔振系统无法抑制船舶电机频率1.414倍频以下的振动。主动隔振系统利用作动器产生与激振力相反的作用力可以有效地抑制低频振动。本文以船舶电机为控制对象,针对抑制200 Hz以下的低频振动开发了一套主动隔振系统。系统中采用加速度信号作为系统输入或反馈,以DSP+FPGA双核处理架构作为控制核心,最终以电磁作动器作为执行机构,通过实验验证,该系统可以达到预期隔振效果,抑制自身频率1.414倍频以下的振动。     

电磁作动器在主动隔振系统中的频响及耦合特性

作动器的动态特性对主动振动控制的效果起着关键的影响作用.针对电磁作动器的频响特性进行研究,建立了典型线圈电磁作动器的力学模型,分析了不同负载时电磁作动器的频响特点.考虑电磁作动器与被控隔振系统的耦合影响,建立了电磁作动器的作动力与输入电压之间的频响函数,分析了反馈增益及被控系统参数对电磁作动器频响特性的影响规律.结果表明,加速度、速度和位移三个反馈增益分别影响作动器的高频、中低频和低频性能,被控系统的质量、阻尼和刚度主要影响作动器的高频、中高频和低频特性.为提高精密主动隔振系统的控制精度,应考虑作动器与被控系统的耦合影响.     

电磁液压主被动复合隔振器动力学特性及算法研究EI北大核心CSCD

针对舰船机械设备存在的低频线谱振动,设计了一种电磁作动器与液压悬置结构有效并联的电磁液压主被动复合隔振器。该复合隔振器利用电磁作动器输出力抑制低频线谱振动,液压悬置结构隔离宽频振动且实现了对电磁力的有效放大,具有占用空间小、承载能力大、输出力大等优点。对主被动复合隔振器电磁和液压悬置部分进行了建模分析,提出了考虑通道耦合振动的分布式多通道修正解耦算法,保证了滤波器权系数正确收敛。开展了多线谱激励的多通道主被动隔振控制实验,结果表明该主被动复合隔振器对3根线谱取得平均35.12,39.51和38.35 dB的衰减,控制效果显著。     

亚微米超精密车床振动的神经网络控制

提出了以空气弹簧和为被动隔振元件,神经网络控制的电磁作动器作为主动隔振元件的隔振系统,分析了以相对位移、等作为反馈变量条件下的系统振动传递率,证明了主、、被动隔振相结合的隔振系统于超精密度床的有效性。     

一种基于NARX神经网络的振动主动控制方法

针对主被动混合隔振系统中次级通道的非线性因素和时变特性,设计一种基于有源非线性自回归神经网络(Nonlinear Auto-regressive With Exogenous Inputs Neural Network,NARX-NN)的次级通道系统辨识的方法,并成功应用于振动主动控制系统中。首先,使用NARX神经网络对次级通道进行辨识得到准确的次级通道模型;其次,采用FIR滤波器重构初级通道的输出,从而获得作动器的输出信号,基于重构得到数据对辨识的网络进行在线学习,可以避免由白噪声激励在系统中带来的随机振动对控制效果的影响;最后搭建仿真模型以及实验平台,仿真结果表明,该控制算法可以克服次级通道的时变性导致的次级通道失真问题;实验结果表明,该算法对15、20 Hz的线谱分别取得30.1、40.4 dB的能量衰减效果,能够有效地实现振动主动控制。     

航海船舶多维振动主动控制研究

采用基于并联机构和电磁作动器的多维振动主动控制装置,实现了对船舶航行中面临的多维低频振动衰减。对振动控制装置进行了结 构设计、系统控制模型分析和控制算法研究,并制作样机进行了实验研究。样机试验结果表明,该多维减振装置能够实现船舶多维低频振动主 动控制。     

基于压电驱动的圆柱壳内振源振动传递控制

针对圆柱壳内振源振动通过环形支承向壳体传递的问题,提出一种基于压电作动器的主被动支承隔振方案,并通过振源-主被动支承-壳体耦合系统进行振动控制分析。根据Flugge壳理论,采用波传播法建立圆柱壳体振动模型,同时采用有限元方法建立振源及主被动支承的振动模型,最终使用子结构频响函数综合获得耦合系统振动模型。基于耦合系统模型和理想控制假设,在频域给出壳体振动可控性,并通过振源-主被动支承-壳体试验系统验证控制的有效性。仿真与试验结果表明,基于压电作动器的主被动隔振方案能显著降低壳体的宽带和线谱振动。     

一类多频线谱激励下的主动隔振控制方法

研究了多频离散线谱激励下的主动隔振控制问题,提出了一种多通道解耦的自适应前馈控制方法;采用窄带带通滤波器对多频振动信号进行解耦,通过多个并行的自收敛变步长归一化的LMS自适应滤波器构成前馈控制器,驱动一个单自由度的作动器对多频线谱振动进行隔离;该方法无需次级通道模型信息,具有结构简单、鲁棒性强的优点。在某型磁悬浮隔振器的隔振系统上进行了多频主动隔振实验,实验结果验证了该方法的有效性。     

主动控制式电磁液压悬置隔振性能研究

在原有液压悬置的基础上,提出一种利用电磁作动器为主动控制元件的主动悬置,研究了电磁作动器的频率特性,并建立了该悬置系统的力学及数学模型.选择滤波后的x-LMS算法作为控制算法,利用Matlab软件,仿真分析了该悬置的隔振性能.结果表明：在不同转速下,主动悬置系统都能使传递到车身的振动力大为减弱,在2秒钟时间内就降到无主动控制时的10%以下,说明采用主动控制后的悬置能有效隔离发动机的振动.     

基于电磁作动器的SPWM振动主动控制技术研究

开发了一种采用电磁作动器的SPWM振动主动控制系统。简单介绍了电磁作动器的数学模型，通过仿真分析与试验分析了解了作动器的作动特性。阐述了SPWM的调制原理与频谱分析。对某中型货车发动机振动主动控制系统进行了控制规律研究，并应用单片机技术对控制系统进行了减振试验验证。结果表明发动机振动衰减明显，该振动主动控制系统的设计是可行的。     

基于主动空气轴承作动器的模糊主动振动控制研究

提出基于主动空气轴承作动器的溜板模糊主动振动控制。在溜板的空气静压支承基础上,以主动空气轴承为作动器,采用模糊控制方法,实现运动中的溜板振动主动控制。在自制的空气静压导轨上用电磁激振器模拟干扰力进行控制实验,取得良好效果。     

磁悬浮主被动隔振系统自适应控制及非线性补偿

 In order to effectively control the low frequency vibration of ship machinery,a passive-active hybrid vibration isolation mount using maglev actuator was designed. Maglev actuator is excellent for active vibration isolation, with non-contact structure, low stiffness and rapid response. However, the actuator’s nonlinearity has to be restrained by control algorithm. The nonlinearity of maglev actuator was analyzed, the nonlinear reverse model of actuator was built through theoretical analysis and experimental correction, and an improved FxLMS algorithm based on reverse model linearization and frequency range division control was put forward, which has the advantage of low computation load for real time control. Experiments were performed on a multiple-DOF active vibration isolation system, results show that the improved FxLMS algorithm could effectively reduce the vibration energy at targeted frequency, and well restrain the nonlinearity-induced vibration.  

      

电磁式作动器控制转子振动的理论分析与实验研究

本文在研制电磁式作动器及其振动控制系统的基础上，分析了电磁式作动器的力学模型，对具有不平衡转子的振动进行了控制实验研究。结果表明，电磁式作动器具有较好的可控刚度和阻尼特性；在共振频率外，转子振动幅值减少了５０％￣８０％。     

Attenuation of Harmonic Rotor Vibration in a Cage Rotor Induction Machine by a Self-Bearing Force Actuator

In this paper, attenuation of flexural rotor vibration in electrical machines is considered. In order to generate force on the machine rotor, an electromagnetic actuator based on self-bearing machine working principle is examined. A control method for attenuating harmonic rotor vibration components is applied in a 30 kW two-pole cage induction machine. The machine is equipped with a four-pole supplementary winding for generation of lateral force on the rotor. Experimental results for the two-pole induction motor are presented. The main contribution of this paper is to apply a control method, specially designed for compensating harmonic excitations, by using a built-in electromagnetic actuator in an induction machine.      

新型高效电磁反力作动器的设计

针对发动机振动主动控制系统设计了一种高性能电磁反力作动器。首先简单介绍了作动器的设计要求以及结构原理,接着对作动器的磁场进行了近似计算,并将作动器的力传递模型简化为单自由度振动系统,计算了作动器的作动力。最后通过Simulink软件对其作动力进行了仿真,并以正弦信号输入对作动器的作动力进行了性能试验。结果表明作动力大,作动器性能良好,这对发动机振动主动控制系统的实现以及开展其他主动控制系统的研究具有非常重要的意义。     

自适应控制算法在振动主动控制中的应用

通过试验研究主动控制振动传递的效果。采用频率在线估计和跟踪滤波的自适应控制方法,将以分量型式抑制谐波干扰引起的振动。在控制过程中,通过递推计算进行频率估计,用中心频率随动的带通滤波器进行信号跟踪,并在基本LMS方法的基础上形成自适应控制器。建立了多点控制试验台,实施跟踪滤波的自适应对消。结果表明：自适应方法能够很好地抑制谐波干扰的影响;对于多点隔振,控制通道之间存在强烈耦合作用,整体隔振效果与被控结构的振动模态相关。     

光电层合圆柱薄壳的自组织模糊主动振动控制

本文针对当前的光致伸缩驱动器构型在壳类结构的振动抑制中不能产生负膜力的问题,提出了一种新型的多片组合驱动器构型。并将该构型层合在圆柱薄壳结构的上下表面,建立了光电层合圆柱壳独立模态振动控制方程。考虑到光致伸缩驱动器的非线性和时变驱动特性,以及模型的不确定性,设计了基于性能函数负梯度调节的规则自组织模糊主动控制器,克服了常规模糊控制器控制规则设计的困难;为了验证上述提出的控制策略的有效性,进行了数值仿真;仿真结果表明提出的自组织模糊控制器取得了理想的振动控制性能,实现了柔性薄壳结构的非接触主动振动控制。