混合隔振自适应控制系统研究与应用

为了克服潜艇动力设备被动隔振系统的不足,提出了基于混合隔振系统的模型参考自适应控制方法,设计了潜艇动力设备混合隔振自适应控制系统,并给出了设计实例和仿真。仿真结果表明,采用模型参考自适应控制算法的混合隔振系统,能够有效的弥补潜艇动力机械设备被动隔振系统的不足。     

混合隔振系统自适应模糊滑模控制

针对机械设备被动隔振在低频段隔振效果较差的问题,建立磁致伸缩作动器的电-磁-机转化数学模型,提出一种基于自适应模糊滑模控制算法,并用李雅普诺夫方法证明控制器的稳定性,将该控制策略与磁致伸缩作动器应用于混合隔振系统中。仿真结果表明：在单频、多频及随即激励条件下,自适应模糊滑模控制器具有良好的动态特性和鲁棒性,能够提高系统隔振效率并拓宽隔振频段,有效减小传至基础的力。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行对比,在验证模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

一类混合隔振系统非线性动力特性分析

研究磁悬浮—气囊主被动混合隔振系统的非线性动力特性,包括对系统的稳定性分析和位移响应的计算及其模拟仿真。通过对磁悬浮—气囊主被动混合隔振装置的简化,建立与之相适应的非线性动力微分方程;利用谐波平衡法对非线性微分方程进行求解,研究系统方程的幅频响应曲线在不同参数下的变化规律;由Lyapunov稳定性定理对系统进行稳定性判断;通过Simulink软件对整个系统进行模拟仿真得出位移的功率谱曲线,分析结果表明混合隔振系统在低频激励下的稳定性更好,隔振效果明显。     

混合隔振系统逆解耦多线谱主动控制

由潜艇动力机械周期振动引起的辐射噪声是潜艇隐蔽航行的主要噪声源,在频域中表现为中低频多根分立的线谱,严重影响潜艇的声隐身技术性能。针对潜艇动力机械隔振系统存在的多根线谱问题,提出混合隔振系统逆解耦的多线谱控制方法。系统阐述混合隔振系统逆系统的构建方法、逆系统解耦的结构以及逆系统解耦后附加控制器的设计方法。最后,给出一个设计实例并进行仿真计算,结果表明基于逆系统解耦的方法能够有效的降低系统中存在的多根线谱。     

模糊自适应隔振技术的研究

本文提出了一种将模糊自适应控制与机械被动隔振相结合的方法，并采用既同步又异步的参数寻优法，用三维模糊控制规则调整比例因子，在未知系统模型的前提下，设计的隔振器其隔振效果优于机械被动隔振和传统的主动隔振，而且对振动环境的自适应性也十分优良。     

具有非线性刚度动力吸振器的隔振系统半主动控制

研究带有非线性刚度吸振器的隔振系统振动稳态响应的半主动控制。动力吸振器和隔振系统（主系统）的刚度均为Duffing类型的非线性刚度。对吸振器的阻尼采用了两种半主动控制策略以减少主系统的振动，并讨论了吸振器刚度的非线性程度，吸振器质量与主系统质量之比及主系统刚度的非线性程度对主系统稳态响应的影响。数值分析结果表明，采用适当的系统参数和控制策略可以有效地改善主系统的稳态响应。     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

随机振动下偏心隔振系统仿真分析

针对存在严重偏心的机载设备,通过载荷解耦计算各点支撑承受质量载荷,确定隔振系统固有频率,计算系统的刚度和阻尼;将系统中隔振器简化为线性弹簧阻尼单元,建立隔振系统的有限元模型,采用基础运动法分析隔振系统在随机振动下的加速度响应,最后根据试验结果优化隔振器的刚度和阻尼,使隔振系统的Y向在随机振动下的加速度响应误差从44.95%降到7.47%,固有频率误差从37.43%降到-0.25%,其他两个方向的仿真误差也都显著降低,获得较精确的隔振系统动力学模型,为偏心机载设备隔振设计提供指导依据。     

具有刚度非线性双层隔振系统冲击响应数值分析研究

对双层隔振系统中的弹性元件即隔振器采用非线性立方刚度模型描述,在此基础上建立了双层隔振系统的动力学方程。应用Runge-Kutta数值法求得系统的冲击响应,分析了双层隔振系统上下层质量之比、刚度之比以及隔振器阻尼和硬特性刚度系数对系统抗冲击性能的影响,对双层隔振系统的抗冲设计具有一定的参考意义。     

基于功率流的隔振控制研究

针对工程中弹性基础引起动力设备的振动和噪声控制问题，建立了多支承弹性隔振系统的动力学模型，推导了机器、隔振器和弹性基础之间的动态传递方程，以能量传输观点来评价系统隔振效果，揭示机组、隔振器刚度，以及基础刚度等的不同参数对功率流的影响，为工业设计时参数的选择提供参考。     

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。     

双层隔振系统模糊振动主动控制技术

采用模糊控制理论对双层隔振系统进行主动控制仿真。这种策略无需考虑一般自适应前馈控制所引起的次级振源对控制器输入的反馈问题(耦合通道的影响)及次级振源到误差评价传感器之间的传递函数(误差通道)对控制过程的影响,控制系统简单易行。研究结果表明,所采用的模糊控制策略对于周期和随机振动信号均有很好的控制效果。     

双层隔振系统的主动最优控制

考虑力传递率和作动器输出力的大小,应用最优控制理论对双层隔振系统进行主动控制算法设计,确定系统加权矩阵同反馈矩阵之间的关系。求出基座受力与作动器输出力同外界激励力之间的传递函数,通过分析传递函数的幅值特性,得到加权函数中各元素对系统特性的影响,从而指导加权函数的选取以实现综合考虑多个性能目标的控制器最优化设计方法。     

动力机械隔振系统的神经网络半主动控制研究

船舶动力机械隔振系统,结构复杂,易受环境影响,系统精确数学模型不易建立,运用ADAMS和MATLAB联合模拟建立机械被控系统台架模型,提出基于神经网络的振动半主动控制策略,设计神经网络控制器.仿真计算结果表明,与传统的被动控制相比,神经网络半主动控制策略对系统振动具有明显的抑制效果,证明所提控制策略的正确性和有效性.     

主动式自调谐吸振器在浮筏隔振系统中的应用

以带有主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统为研究对象,运用子结构导纳矩阵法建立混合激励下有、无吸振器的系统动力学模型,并给出系统的功率流表达式。以传递到基础的功率流为代价函数,对比研究单频激励作用下不同主动控制策略的控制效果。仿真结果表明,总功率流最小化控制策略的控制效果最为理想,可以实现较宽频带下振动控制。轴向力最小化控制策略在低频段具有良好的控制效果,而轴向速度最小化控制策略在中频段的控制效果较佳。最后,采用总功率流最小化控制策略,验证多频激励作用下主动式自调谐吸振器的减振效果。     

多层隔振系统功率流研究

多层隔振系统是隔振降噪一项重要的技术,而功率流方法是评价隔振系统隔振效果的有效方法.基于多层隔振系统建模理论,推导了多层隔振系统的功率流传递公式,并详细讨论了多层隔振系统上下层隔振器刚度、阻尼比及中间质量对功率流传递的影响.     

柴油机隔振系统抗冲性能研究

建立柴油机隔振系统虚拟平台模型。对系统进行模态分析,并按国军标GJB要求模拟系统横摇摆情况,分析受冲击时系统的响应。仿真结果表明,针对稳态情况设计的隔振装置具有一定的冲击隔离能力。     

巨磁致伸缩自适应精密驱动和振动控制

针对巨磁致伸缩系统的自适应精密驱动和微振动控制系统,结合受控自回归滑动平均模型(CARMA)与递推增广最小二乘法（RELS）相结合对巨磁致伸缩驱动器（GMA）实现在线模型辨识;分别用不同类型的信号作为输入,辨识模型能精确描述GMA输出位移,辨识误差达0.23 %;将改进的广义预测控制算法（MGPC）应用于GMA的闭环位移控制,与最小方差自适应控制（MVSTR）相比,MGPC具有更好的实时性和更高的控制精度,在0～10 μm给定位移下,其驱动控制误差达0.143 μm。最后基于上述CARMA模型和MGPC算法对GMA隔振系统进行微振动控制实验,抑制效果达到20 dB。该研究结果对精密工程及航天振动控制应用具有一定的价值。