基于Stewart平台的空间光学仪器主动隔振系统研究

随着空间光学仪器的精度不断提高,对航天器产生的振动干扰变得更加敏感,必须对其进行振动控制。以压电陶瓷杆作为激励器,采用立方Stewart平台的结构形式对六自由度主动隔振系统进行研究,分别以被动、单层主动和双层复合反馈控制分别对单杆建立动力学模型,并且对六自由度系统进行系统级建模分析。分析结果表明,采用双层前馈和反馈复合控制的策略系统隔振性能较好,有效隔振频段范围更大。     

双层隔振系统耦合振动主动控制试验研究

为减少柴油机交变力向基础的传递，提出多点自适应有源控制策略，进行双层隔振系统多方向耦合振动的主动控制试验研究。以双层隔振系统的上层质量来模拟柴油机，在下层质量上合理地布置次级振源，选取合适的误差评价点，针对这些点的振动响应实施控制。当自适应过程收敛时，下层各拾振点的振动在最小均方误差准则下得到有效抑制，则下层质量的耦合振动自然得到了有效的控制，从而减少了对基础的力传递。主动隔振模拟试验结果表明，这种多点自适应有源隔振策略对于多方向耦合振动的有源控制是切实可行的，而且简单、实用。     

一种应用Fx LMS算法的双层隔振试验装置

振动主动控制中次级通道的存在会对控制效果造成影响,为了减小影响,采用Fx LMS(Filter-x Least Mean Square)自适应滤波算法,通过调整步长更新滤波器参数进行自适应控制。平台使用Compact-RIO控制器并采用Lab VIEW对其进行编程,通过设置参数对不同系统进行主动控制。控制分为三部分:参数设置、次级通道辨识、误差信号的控制。在自适应算法的理论和仿真分析基础上,进一步在c RIO实时控制平台上进行实验研究,对双层隔振平台采用自适应算法实现主动控制,取得理想的控制效果。     

基于次通道在线辨识的主动隔振技术研究

基于自适应陷波器的主动隔振技术可以有效隔离周期性振动,但次通道的时变性对隔振效果有明显的影响,传统辨识方法在精度和速度等方面存在一定的缺陷.提出了一种新的辨识方法,该方法在隔振控制器工作的同时,利用叠加白噪声对次通道进行建模;预测滤波器分离误差信号中的相关性分量,获得次通道对辨识信号的响应,从而提高了建模精度.为减少次通道模型滤波器的长度,提高控制的实时性,利用周期性信号对所建立的次通道模型进行二次建模.仿真和试验结果表明,这种基于次通道在线辨识的主动隔振技术对周期性振动有较好的隔离效果,且对干扰信号和次通道的变化有较强的鲁棒性.     

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。     

刚柔混合法在双层隔振系统隔振效果预测中的应用

首先建立双层隔振多刚体动力学计算模型,研究系统参数对隔振效果的影响。然后以6L16/24柴油机为研究对象,在原有单层隔振系统的基础上进行双层隔振设计。最后针对所设计的双层隔振系统,在Ansys中建立曲轴、机体和中间质量块的有限元模型,进行子结构缩减;在AVL-Excite中建立柴油机柔性体虚拟样机模型,仿真计算各悬置点的加速度,基于此计算其1/3倍频程谱和振动量级,在设计阶段从振级落差的角度预测双层隔振柴油机的隔振效果。     

基于参考信号重建的双层隔振系统主动控制试验研究EI北大核心CSCD

针对双层隔振系统振动控制过程中参考信号不稳定的问题,设计了一种基于反馈理论的参考信号重建FXNLMS算法,在多种工况下进行振动主动控制试验。搭建双层隔振主动控制试验平台,采用最小均方算法建立误差通道的FIR滤波器数据通道模型;分析经典FXLMS控制算法,通过获取输出与误差信号对参考信号进行重建,采用归一化方法实时调整步长因子。单频和多频情况下进行仿真分析,结果表明重建信号与实际信号具有很高的重合度,控制系统具有良好的控制效果。试验结果表明,参考信号重建算法比FXLMS算法具有更好的稳定性和抗干扰能力,且不同条件下激励频率处振动衰减量可达15~30 dB。     

基座刚度对主被动隔振系统控制效果的影响分析

为了研究基于弹性基座的主被动隔振系统的隔振性能,将弹性基座简化为一个大刚度弹簧连接的质量单元,建立主被动隔振系统的三自由度模型和运动方程,推导主通道传递函数和次级通道传递函数的频域表达式。结合Fx LMS自适应控制算法,在Matlab/Simulink中建立该隔振系统模型,对上层机械设备施加含白噪声的多频正弦激励力,进行主动隔振研究。分析基座刚度对主通道、次级通道传递函数的幅频特性,振动线谱控制效果以及主动控制力的影响。结果发现较大的基座刚度有利于提高振动线谱控制效果,也有利于降低主动控制力需求。     

约束权函数的FxLMS算法的自适应有源隔振技术研究

基于FxLMS算法,构造一种适用于双层隔振装置有源控制的自适应CFxLMS算法。该方法可降低参考信号干扰对误差通道的影响,提高系统的鲁棒性。针对某一基于磁致伸缩作动器双层隔振装置进行计算机仿真,结果证明该方法可有效改善系统性能。     

主动隔振与声辐射控制中的饱和抑制

摘要：讨论主动隔振中控制器输出饱和及其抑制对振动和声辐射控制的影响。首先给出流固耦合振动的时域建模方法,采用有限元/边界元方法建立流固耦合系统的振动方程,在建模过程中通过修正流体附加质量阵得到较准确的系统模型;然后在时域模型的基础上,给出基于自适应滤波的控制和输出饱和的抑制方法。采用由单自由度隔振模型和嵌于无限大障板的简支加筋板组成的耦合系统进行仿真研究,结果显示了饱和抑制方法能够显著地改善主动隔振与远场声辐射的控制效果。     

内燃动车动力总成隔振性能分析

大功率柴油机产生的宽频带振动,双层隔振系统具有良好的高频隔振能力,已在船舶等领域得到了应用。但在中、高速柴油机的内燃机车等领域,国内对于双层隔振系统的应用研究很少。结合国内首次研制的某型内燃动车动力总成系统,对双层隔振系统的隔振性能进行了仿真和实验研究。首先采用理论计算和实验识别结合的方法确定了作用在柴油发电机组上的激振力（矩）特性;然后建立了双层隔振系统多体动力学模型,通过仿真计算,求得了理论力传递率;最后进行了双层隔振系统力传递率测试,获得了双层隔振系统实际力传递率,其力传递率明显低于单层隔振系统。对于双层隔振系统设计和工程应用有一定的参考。     

电动式主动吸振技术研究

研制了一种电磁式主动吸振器,并将之与被动双层隔振系统的结合形成组合减振装置,针对船舶柴油机的振动特点,开发了基于MLMS算法的自适应控制器,进行了数值仿真及模拟柴油机要机台架减振效果振,试验结果表明,该装置对复杂振动具有良好的控制控制效果。     

多通道主动隔振中的通道窜扰抑制算法

多通道主动隔振是采用多个作动器协调控制的方法抑制系统的全局振动。作动器对振动进行控制同时,也对其它作动器产生干扰,通道窜扰是多通道主动控制的一大难题。将去耦合滤波器应用到抑制多通道主动控制的通道窜扰中。用去耦合滤波器滤掉控制误差信号中的通道窜扰信号,所得信号代替控制误差作为滤波-x LMS算法新的参考信号。通过仿真表明,采用耦合滤波器对多通道主动控制结果有重要影响,去耦合滤波器在通道窜扰为正反馈时依旧保证算法收敛,防止控制效果恶化。     

基于Hammerstein模型的柴油机隔振非线性系统振动分析

针对柴油机隔振非线性系统,提出基于Hammerstein模型的曲线拟合方法,研究系统非线性对其振动特性的影响,并在模态试验基础上获得线性结构动力特征。基于Hammerstein模型建立广义频响函数,考虑基频谐振广义频响函数对基频响应的作用,提取系统（1阶广义）频响函数。曲线拟合技术对（1阶广义）频响函数进行频域估计,识别出线性结构动力特征。模态参数辨识试验结果表明,提出的方法对于柴油机隔振非线性系统的线性模态参数估计是合理、有效的。基于Hammerstein模型的曲线拟合,能够消除系统非线性对振动特性影响,并能够获得系统的线性结构动力特征。     

双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究

双层浮筏隔振系统中,筏体结构对隔振效果的影响重大.针对不同的筏体结构, 在MSC/PATRAN中建立浮筏的有限元模型,并且分析其固有振动特性、隔振效果,为隔振设计提供参考.     

空间高微重力主动隔振系统动力学建模

为了满足未来我国空间科学实验对高微重力环境水平的要求,需要发展高水平主动振动隔离技术来保证实验需要的高微重力水平。介绍了微重力振动隔离技术的研究现状,根据我国科学实验载荷的发展要求提出了空间高微重力主动隔振系统设计方案,建立隔振系统的动力学模型并做出了仿真分析,结果表明,线性化后的动力学模型可以用于隔振系统的主动隔振控制。     

磁悬浮支承双层隔振系统的半主动模糊隔振控制

设计了磁悬浮支承单元结构,并将其应用于双层隔振系统中。根据该结构和磁悬浮支承与双层隔振的特征,建立了半主动输出反馈的模糊控制器,通过调节磁悬浮支承单元的电流,改变磁力从而获得系统的最佳刚度。仿真分析该半主动控制双层隔振系统与最优被动双层隔振系统在相同复杂信号激励下输出力曲线。另外,还仿真分析了在冲击激励下,系统的输出力曲线。结果表明,半主动输出反馈模糊控制下的磁悬浮支承双层隔振系统的隔振效果与抗冲击特性优于常规最优被动隔振。     

双层浮筏隔振系统筏体结构与隔振特性的研究

双层浮筏隔振系统中，筏体结构对隔振效果的影响重大，针对不同的筏体结构，在MSC／PATRAN中建立了浮筏的有限元模型，并且分析其固有振动特性、隔振效果，为隔振设计提供参考。     

船舶动力机械双层混合隔振系统非线性动力学特性研究

以船舶动力机械的安装特性为背景,提出了以空气弹簧作为被动隔振元件、超磁致伸缩作动器作为主动隔振元件的船舶动力机械双层混合隔振系统。在第一压磁理论和Stone-Weierstrass定理的基础上,建立了该隔振系统的非线性动力学模型。通过数值仿真,研究了该系统中非线性参数与幅频特性的关系;分析了超磁致伸缩作动器的励磁电流对隔振效果的影响。     

主动隔振系统解耦控制算法仿真与试验研究

对日益大型化、复杂化的隔振系统进行主动控制,采用多误差的最小均方差算法(LMS)计算负荷较大,且算法的实现过程复杂。基于此,研究了基于FXLMS算法的多通道解耦控制算法,建立简单的自适应控制器,可独立的控制子系统作动器,误差传感器测得的误差信号只参与该子系统对应作动器的控制力的调节,使所有误差传感器的误差信号的平方和最小,实现对多自由度振动的主动控制。仿真和试验结果表明,通过调整收敛系数和控制代价加权因子,主动隔振系统采用简单易行的解耦算法对线谱振动进行控制是行之有效的。