双层主动隔振系统优化设计方法研究

在主动隔振系统中,执行机构输出的主动控制力与系统隔振性能密切联系.为研究上述问题,本文通过建立优化目标函数对双层主动隔振系统进行优化来获得最优系统参数,分析优化前后双层主动隔振系统的隔振性能及主动控制力,验证优化方法的可性行.首先,从理论上研究了双层主动隔振系统在不同激励条件下的隔振性能,并分析了系统参数对主动控制力输...     

试验台测控仪器隔振装置振动传递特性分析

试验台精密测控仪器在工作过程中会受到振动设备的干扰,从而对其正常工作产生影响,因此需要采用隔振装置进行振动保护.本文以双层隔振装置为研究对象,结合有限元法和阻抗综合法建立了多点多维柔性动力学模型,分析了不同仪器质量、系统结构型式和隔振器参数对隔振装置振动传递特性的影响,结果表明所设计的双层隔振装置可以满足使用需求,增加上台面厚度和减小隔振器刚度可显著提高隔振效率.     

基于IFT方法的主动隔振控制器设计

针对自适应前馈控制算法在主动隔振系统中存在的局限性,提出了一种基于迭代反馈调整(IFT)的主动隔振控制策略。该方法以主动隔振后的残余力均方值为目标函数,依托系统模型,根据实际需求设计控制器阶数,并通过信赖域的优化方法对控制器参数进行迭代调整,以获得期望的固定阶数的低阶控制器。该低阶控制器有利于降低成本和减少设计计算量,便于控制算法的实时实现。以基于磁致伸缩作动器的双层隔振系统为研究对象,用Matlab仿真软件对提出的算法进行仿真研究,并与自适应前馈控制算法中常用的归一化FX-LMS算法进行比较。结果表明,基于IFT方法所设计的低阶控制器比归一化的FXLMS算法具有更好的隔振效果,有着很好的实用性和推广性。     

非线性隔振系统振动特性分析

在舰艇振动较大的部位加装隔振系统是提高其自身声隐身性能最有效、最常用的方法之一,而混沌隔振方法可以很好地提高舰船线谱的隔振能力.以双层隔振系统为对象,建立两自由度非线性隔振系统的动力学模型,研究系统振动传递率特性及刚度对隔振效果的影响,采用数值积分方法分析不同激励幅值f1下系统随频率ω变化的分岔规律及非线性动力学行为.结果表明,当f1=12.0时,双层混沌隔振系统在1.11~1.18倍频区域出现混沌运动,该特征可以有效地降低结构噪声中的线谱成分,其整体隔振性能良好,验证了基于混沌理论的线谱控制方法的有效性.     

柔性被动隔振系统的功率流传递特性研究

对柔性被动隔振系统的功率流传递特性进行研究,建立了隔振器倾斜放置的隔振系统的理论模型,运用机械导纳法推导了系统的功率流传递函数．数值仿真中,分别考虑了无限板和有限板、厚板和薄板的情况,通过大量的数值仿真对这些情况的功率流特性进行了详细研究,得到一些对工程实际具有借鉴意义的结论．     

分段阻尼隔振系统的动力学特性分析

针对传统线性隔振器在降低共振峰值的同时会牺牲隔振性能的矛盾,设计了一种含分段阻尼的隔振器.首先,采用移动凸轮变阻尼装置,通过凸轮廓线的设计使系统的垂向阻尼系数的受振动位移大小控制并呈现分段线性特征,分析了该装置的阻尼特性.然后将分段阻尼装置应用于隔振器中,建立了含分段阻尼的积极隔振系统模型及其动力学方程,通过能量等效原理求出了分段阻尼系统的等效线性阻尼系数,求解了简谐力激励下系统响应的理论解,并用四阶龙格-库塔法数值仿真验证了理论解的正确性.最后研究了分段阻尼隔振系统的动态特性,分析了主要参数对幅频响应特性与力传递率特性的影响.结果表明,通过合理的参数选择,分段阻尼隔振器可兼顾无阻尼隔振器与线性阻尼隔振器的优点,既能有效降低系统的共振峰值,又能保证高频区域的优秀隔振性能,为新型非线性隔振器的设计提供了理论依据.     

局域共振浮筏隔振系统的低频隔振性能研究

为提升浮筏隔振系统的低频隔振性能,提出在筏架表面周期布置局域共振元胞的设计方法,构建局域共振浮筏隔振系统的动力学模型,以系统的输出功率流为评价指标,分析共振元胞对单频和多频振动激励下浮筏隔振系统低频隔振性能的影响.研究表明,在附加振子质量小于筏架质量10%的前提下,能够降低系统的输出功率流幅值30%左右;共振元胞中含不同固有频率的振子时,可以同时降低多个频率处系统的输出功率流.研究结果可为采用局域共振结构提升浮筏隔振系统低频隔振性能提供理论指导.     

基于FX-LMS算法的微振动主动隔振控制系统开发

控制系统是基于压电智能结构的各类微振动主动隔振系统的核心部分,而控制性能好、运算快速、实现方便的控制算法则是控制系统开发的关键.基于FIR数字滤波器,并应用FX-LMS自适应算法,对基于压电智能结构的各类微振动主动隔振系统的控制算法进行推导,并对其实现过程进行分析,以便于控制系统开发.在此基础上,利用该FX-LMS算法开发了某一维微振动主动隔振平台的自动控制系统,用于对该算法的控制效果进行实验测试和验证.实验结果表明,所推导的FX-LMS算法具有良好的控制效果,应用领域广阔.     

主动隔振控制系统的研究

本文阐述主动隔振技术的基本原理和控制方法；介绍主动控制系统的试验构成；给出试验系统的控制软件框图，并对试验结果进行了数值分析．     

基于压电堆驱动器的一维微振动主动隔振平台研制

基于压电堆驱动器设计并开发了一台一维微振动主动隔振平台.利用FX-LMS自适应算法,开发了一套自动控制系统.最后通过实验对其隔振效果进行了测试和分析.结果表明,该一维微振动主动隔振平台具有良好的隔振效果,可广泛应用于各种微振动主动隔离场合.     

A compact planar distributed tactile display and effects of frequency on texture judgment

This paper describes the development of a planar distributed tactile display and the evaluation of the results of its effectiveness for displaying textures. The tactile display is composed of a 6 × 5 pin array actuated by 30 piezoelectric bimorphs. The distance between each pin's centers is 1.8 mm. Vertical excursion of each pin is controlled over a 0–0.7 mm range. Perceptual experiments were conducted to evaluate the performance of the system under three conditions: active touch, passive touch with vibration and passive touch without vibration. The experimental results showed that vibrational stimuli helped subjects discriminate tactile patterns. Measurements of the error rate during discrimination tasks were used to find an optimal vibration frequency for stimuli presented at a constant sensation level (32 SLdB above threshold). The experiment was repeated, this time holding the energy transferred mechanically to the fingertip tissue constant. At low frequencies, we found that the passive stimulation allowed subjects to discriminate just as well as active touch of static stimuli did. The results suggested new possibilities for displaying texture using passive touch, constant energy and spatially varied vibration frequency.     

基于用户体验的多关节主被动训练仪可用性研究

为提高多关节主被动训练仪的可用性水平,以用户体验理论为基础构建了以用户为触点的多关节主被动训练仪可用性评价指标体系,运用模糊层次分析法(FAHP)和隶属度定量化处理的方法构建多关节主被动训练仪可用性评价模型.以某公司生产的一款多关节主被动训练仪为例,先由专家测评确定评价指标并计算出各指标因素的权重值,再由评分小组操作该...     

飞机起落架半主动控制仿真研究

该文总结了飞机起落架的三种控制方法：被动控制,主动控制,半主动控制。传统的起落架控制方法不能使飞机很快的达到稳定,为了解决这一问题,该文分析了半主动控制的优点。建立起了半主动控制起落架的数学模型和线性状态控制方程,并根据现代控制理论分析被动控制起落架系统的稳定性和可控性。采用常规状态反馈的控制方法对起落架系统进行设计,得到了半主动控制器。最后通过仿真软件分别对被动控制和半主动控制的起落架模型进行了仿真分析。仿真结果表明：被动控制起落架有较强的振荡,系统稳定时间也较长。而半主动控制起落架能够有效的降低飞机冲击载荷和振动响应,使飞机很快达到稳定。     

Analysis methods to support design for damping

Methods are documented for active and passive damping studies with capabilities within NX I-deas and NX Nastran (). The focus is on the methods that can be applied to a wide variety of products and design goals. Project examples are used to illustrate the methods and indicate the level of success obtained from real applications. Specific examples include passive damping for a liquid rocket engine, actuators for spacecraft interface that can suppress spacecraft response to launch vehicle vibration, active ceramic-fiber vibration suppression, constrained and free layer damping as well as the use of a secondary mode to increase effective damping or improve settling time of a manipulator arm.     

MEMS矢量水听器减振结构的设计与研究

在MEMS矢量水听器现有结构的基础上,设计出一种新型减振结构,期望利用该封装结构衰减水听器工作时安装平台的振动噪声,削弱安装平台振动对水听器测量精度的影响,提高水听器的抗噪能力。结合理论分析确定减振材料并采用有限元软件进行仿真,对矢量水听器先后采用原有封装结构和减振封装结构进行封装,并通过振动台实验和驻波桶灵敏度测试。测试结果表明：该结构可有效实现对MEMS矢量水听器干扰信号的衰减,同时基本不影响水听器的接收灵敏度。     

发动机总成悬置系统解耦方法研究

目前汽车发动机动力总成悬置系统设计的主要任务是选择悬置元件的刚度、位置和角度,使悬置系统自由振动模态频率避开发动机怠速激励力频率与车身自振频率,并尽量提高各模态振型的解耦程度,从而提高悬置系统隔振效果.悬置系统按预定频率严格解耦设计是使设计出的悬置系统模态频率完全等于按汽车设计频率规划预定的频率,并使各模态的振型严格解耦,即各向振动能量的解耦度等于1.本文从悬置系统的自由振动方程出发给出了对悬置系统按预定频率严格解耦设计的方程组,可以利用广义逆矩阵的理论求该方程组的解,亦可通过方程组构造函数进而求出该方程组的解,从而提供比当前的悬置系统模态优化设计更为简便高效的优化设计方法.相应的算例验证了本文提出的按预定频率严格解耦设计方程和求解方法的正确性.     

Optimization of the exponential stabilization problem in active suspension system using PSO

This paper proposes an active suspension mechanism for three-degree-of-freedom (3-DOF) twin-shaft vehicles of front axle suspension with bounded uncertainties using exponential decay control and particle swarm optimization (PSO) techniques. A new exponential stabilization criterion of the system via the dynamic state feedback control is derived and the optimization problem of exponential stabilization is discussed. The optimization problem is solved by using PSO method to guarantee all the states of vehicles in an optimal exponential decay in nearly real-time. Simulation results in both frequency and time domains show that the vibration characteristics of vehicles for the proposed active suspension system achieve significant improvements over the passive and linear quadratic (LQ) active suspension systems.     

Hybrid control of flexible multi-body systems

In constrained systems of rigid and flexible bodies, the gross rigid body motion and elastic deformation cannot be controlled independently because of the coupling between these two motions. A hybrid control method for suppressing the vibration of a geometrically nonlinear flexible multi-body system is proposed in this paper. This method utilizes both the passive and active control concepts. In the passive control strategy, flexible components in the system are manufactured from fiber-reinforced composite laminates which have high strength-to-weight and stiffness-to-weight ratios. On the other hand, the active control scheme used in this paper utilizes measurable velocity and acceleration signals to produce the command signals required to activate the actuator forces. A small number of sensors and controllers with constant gain factors are used in order to obtain a low-cost and simple control system. The generalized active control forces associated with the system generalized coordinates are developed using the virtual work and are written in terms of the coupled set of reference and elastic coordinates. The system differential equations of motion are developed using Lagrange's equation and the Jacobian matrix of the nonlinear algebraic constraint equations describing mechanical joints in the system is used to identify a set of independent generalized coordinates. The associated independent differential equations are identified and are written in the state space formulation. The characteristics of the proposed hybrid control are evaluated through computer simulations of a seven-body flexible vehicle. The performance characteristics of the hybrid control are also compared to the performance characteristics of the passive and active controls.     

轿车动力总成主动隔振最优控制研究

介绍压电作动器与被动悬置串联组成的轿车动力总成主动悬置系统,分析了隔振系统的数学模型,采用最优控制原理提出了实施方法。     

LQR控制和时滞反馈控制在汽车整车减振中的应用

本文建立了具有动力吸振器的汽车整车模型,分别研究了LQR控制和时滞反馈控制在降低汽车整车垂向振动方面的应用。对于LQR控制,选取了包含车身位移、速度和控制力在内的性能指标,借助matlab求解得到反馈增益矩阵;对于时滞反馈控制,首先采用特征值法分析了系统的稳定性,其次从理论上研究了时滞和反馈增益系数对吸振器减振效果的影响,并进行了数值验证。结果表明,与被动式吸振器相比,在LQR控制下吸振器使车身加速度幅值降低了51.38%,在时滞反馈控制下,当g=0.25 kg,τ=0.006 s时吸振器使车身加速度幅值降低了65.13%。