冗余六自由度并联隔振平台多维隔振性能研究

隔振平台能够抑制动载设备在转场运输及工作过程中受到的各种振动冲击,使其保持最佳的使用寿命和工作精度;针对应用于动载设备的隔振平台存在着负载质量轻、隔振维数少以及低频隔振效果不佳等问题,提出了一种液压冗余式、主被动复合支撑的六自由度并联隔振平台,结合并联隔振平台参数化的主被动混合隔振数学模型和模糊PID复合控制算法,针对...     

新型半主动整星隔振平台及其模糊最优控制研究

为降低卫星在发射过程中受到的动态载荷,提出一种采用磁流变阻尼器的新型半主动整星隔振平台。建立隔振平台的动力学模型和柔性卫星隔振系统总体的动力学模型。将LQG最优控制和模糊控制技术相结合应用于半主动整星隔振系统,以卫星振动响应能量和作动器输入能量的加权和最小作为最优控制目标来确定最优控制力,并采用预测状态法进行时滞补偿。以最优控制力和磁流变阻尼器的实际出力作为输入变量,以磁流变阻尼器的控制电流作为输出变量设计模糊最优控制器。仿真分析结果表明:新型半主动整星隔振系统采用模糊最优控制时,在卫星轴向和横向方向上都可取得良好的振动控制效果,并且控制效果明显优于被动控制和限幅最优控制。     

采用磁流变阻尼器的整星隔振平台试验研究

为降低卫星受到的来自于运载火箭的振动和冲击载荷,针对柔性卫星整体隔振,提出一种采用高频解耦型磁流变阻尼器的新型整星隔振平台。在理论分析的基础上,设计并制造了新型整星隔振平台、锥壳适配器和模拟卫星,搭建整星隔振系统,进行整星隔振性能试验。对比采用新型整星隔振平台、采用常规磁流变阻尼器隔振平台和采用锥壳适配器时的隔振效果,得到如下结论:新型整星隔振系统的隔振效果明显好于使用传统锥壳适配器时的情况;采用高频解耦型阻尼器能帮助隔振平台减小高频传递率,改善高频隔振性能。试验结果验证了理论分析的正确性。     

悬架中橡胶弹性元件隔振设计方法研究

本文利用考虑橡胶弹性元件的 1/ 4悬架单自由度模型研究了悬架中橡胶弹性元件的隔振设计方法。文章通过计算机仿真分析 ,深入讨论了橡胶弹性元件对悬架振动特性的影响 ,研究了橡胶弹性元件与悬架等效刚度、和等效阻尼的匹配设计方法。研究结论对于改善悬架系统的隔振特性和悬架橡胶元件的设计有一定的工程指导意义。     

侧壁悬挂雷达多维隔振平台性能仿真及实验

为了达到侧壁悬挂式雷达多维隔振的目的,提出一种基于并联机构的隔振平台。该隔振平台隔振杆采用具有拉压双向隔振性能的隔振器,满足侧壁式悬挂隔振要求,且具有6自由度多维隔振功能,利用ADAMS软件对隔振平台进行正弦扫频和半正弦波冲击仿真,验证平台具有多维隔振和防冲击性能;最后完成原理样机制造,并在振动台上对原理样机进行正弦扫频和半正弦波冲击实验,对比仿真和实验数据可以发现,仿真模型与实验模型具有较好的一致性,该隔振平台具有良好的减振性能,对侧壁悬挂式雷达具有很好的保护作用。     

微振动主动隔振平台的超磁致伸缩驱动器设计

对三自由度微振动主动隔振平台的基础器件--超磁致伸缩驱动器（GMA）和放大机构进行结构参数的优化设计。基于对GMA系统从能量输入到输出整个过程的电-磁-机械耦合特性分析,提出了结构的能量损耗率最小的优化方法。结构参数优化后的GMA能量损耗率仅为优化前的0.34倍。将优化结果带入驱动系统动力学模型,优化后的位移响应幅值增大为优化前的2.28倍,初始时刻的冲击加速度响应减小为优化前的0.11倍。仿真结果表明基于能量损耗率最小的超磁致伸缩驱动系统的优化设计方法有效,设计结果满足微振动隔振平台对GMA及放大机构的驱动稳定性、驱动效率、驱动幅值的设计要求。     

《微动隔振平台参数摄动对模态参数的影响》

针对六自由度微动隔振平台参数模型的辨识问题,分析了六自由度隔振平台的模态参数辨识方法,并基于参数摄动重分析方法,仿真分析了微动隔振平台理论模型中参数的摄动引起的模态参数的改变,以及在模态实验中对模态参数辨识精度的影响。仿真分析表明：同向支撑刚度不等使得部分原本不耦合的模态之间产生了弱耦合作用,使得系统模态频率和振型均有不同程度的变化;垂向重心位置摄动对平台模态频率的影响较大;支撑刚度及垂向重心位置偏差对模态频率的辨识影响较小,而对模态振型的辨识精度有较明显影响。     

基于Riccati不等式的微动隔振平台鲁棒性能控制器设计

针对辨识参数存在摄动的精密隔振平台系统的鲁棒性能控制器设计问题,基于参数摄动系统的鲁棒性能与Riccati不等式解之间的关系,推导出了一类参数摄动系统的输出反馈鲁棒性能控制器设计方法,将鲁棒性能控制器设计转化为参数确定的辅助系统的一般输出反馈鲁棒控制器求解,计算较方便.通过对单自由度微动隔振平台的仿真分析表明,空气弹簧支撑隔振平台虽能隔离地基的高频成分,但对低频成分以及台面直接干扰的隔振效果不好;采用所设计的鲁棒性能控制器,闭环系统能够在不确定参数较大的摄动范围内有效隔离地基的低频振动,而且对台面直接干扰和量测噪声也具有很好的鲁棒性.     

反共振双层隔振系统分析

提出以反共振隔振方法进行双层隔振系统设计,在不降低隔振区传递率衰减速率的条件下,抑制共振峰值改善双层隔振性能。针对三型单惯容反共振隔振器(anti-resonant vibration isolator, AVI),进行了结构选型分析,优选了二级串联型三元件反共振隔振器用于双层隔振系统;基于传递曲线存在与阻尼无关的固定点性质,建立了反共振双层隔振系统的调谐优化方法;考虑了反共振隔振器作为上层和下层隔振装置两种情形,根据所建立的优化方法分别得到了两种情形下刚度比和阻尼比的优化数值解,分析了调谐状态下共振峰值关于质量比的变化规律,最后讨论了传统隔振器(conventional vibration isolator, CVI)阻尼的影响。结果表明：反共振隔振器在共振区有效抑制共振峰值,在隔振区保持双层隔振传递率衰减速率;共振峰值与质量比成负相关性;传统隔振器阻尼对反共振隔振效果不产生实质影响,但改变隔振区传递率衰减速率。     

基于动力学共线刚度的空间隔振平台结构参数优化EI北大核心CSCD

针对空间隔振平台的参数优化设计问题,引入一个新的评价指标——动力学共线刚度。空间隔振平台上下平台的半径和相邻铰接点所对应的圆心角被选为设计变量,以最小动力学共线刚度的最大化为目标函数,以在指定的带宽内动力学共线刚度满足工程设计要求为约束条件,建立参数优化问题的模型,并以遗传算法为优化工具进行数值求解。仿真结果表明,经参数优化后的空间隔振平台满足工程设计指标要求。     

空气弹簧隔振平台姿态模糊控制研究

空气弹簧隔振器在舰船上已经被广泛使用，但是空气弹簧漏气往往造成隔振平台姿态倾斜或者高度下降，严重影响设备的正常工作以及隔振性能．因此，检测漏气情况以及保持平台姿态平稳是空气弹簧隔振系统需要解决的关键技术问题．由于大型设备的空气弹簧隔振平台结构往往非常复杂，很难建立其精确的数学模型，常规的依靠精确模型的控制策略在这里无法奏效．文中分析了空气弹簧漏气对隔振平台姿态的影响，提出了一种漏气快速检测方法，利用模糊控制理论对空气弹簧隔振平台的姿态控制进行了研究和试验．试验结果表明，空气弹簧隔振系统姿态模糊控制技术是完全可行的，效果良好．     

一种准零刚度车载隔振系统的设计与试验研究

针对车辆行驶工况环境以及振动频率,研制了一种空间占比小、安装方便的准零刚度(quasi-zero-stiffness,QZS)车载隔振系统.将垂向弹簧与两个对称的负刚度结构并联,负刚度机构用于刚度校正,通过静力学特性分析,初步确定了系统在平衡位置具有准零刚度的参数条件,在推导中引入了加工误差系数,分析了加工误差系数对系...     

网结构隔振特性的理论与实验研究

针对航天器微振动高性能隔振的特殊要求,提出一种基于网结构的新型隔振方法,对由振源-网结构-弹性边界构成的耦合系统进行了振动建模与分析。对于网结构,采用子结构导纳综合法建立其模型,获得了垂直于网面的频域振动方程;对于边界梁,采用弦-梁单向耦合,将动态张力沿垂直和水平方向分解,得到振动响应的完整描述。在此模型基础上,分析了耦合系统的振动传递特性。为验证理论的正确性,设计并搭建了网结构微振动实验台。结果表明,网结构平台具有良好的被动隔振效果,在较宽的频段内,可以实现20dB以上的振动衰减。     

基于加速度各向同性的空间光学仪器主动隔振Stewart平台设计

为保证高精度空间光学仪器的仪器精度,采用主动隔振Stewart平台作为多维振动隔离系统。基于加速度各向同性定义,考虑负载的质量几何特性,推导了加速度各向同性的解析数学表达式,揭示了各向同性、机构结构以及负载特性之间的联系,给出了柔顺中心的数学表达式以及各向同性Stewart平台的特征不变量。为降低系统非线性及耦合影响,提出以运动正交、加速度各向同性为指标的主动隔振Stewart平台设计,建立了生成一类加速度各向同性隔振Stewart平台的设计方法     

地下高铁致结构振动全过程分析及隔振支座减隔振性能研究

地下高铁运行引起的振动通过周围地层传播会导致附近地下结构以及地上邻近建筑的二次振动,从而影响周边环境及建筑物的使用性能.以某商业综合建筑为背景,结合相关参数及现场实测数据建立"隧道—土体—建筑底板—上部结构"全过程三维有限元分析模型,计算地下高铁运行时结构振动响应.结合振动控制标准进行评估,并针对竖向隔振支座的减隔振效...     

光电吊舱无角位移被动减振系统研究

根据某型光电吊舱无角位移减振的需求,利用分级减振的设想,设计了一组内外框架减振器,计算了减振器刚度、阻尼系数范围,并对减振器进行了合理的布局,建立了减振系统的Solidworks三维模型,在ADAMS中进行了振动仿真分析,得出单方向输入时系统的幅频响应曲线,并对系统参数进行了优化,确定了减振器的刚度、阻尼系数的最优值,结果表明,该系统实现了三向相等刚度,解除了系统三个方向的线振动耦合,保证了荷载基准与底座基准振动状态下无相对角位移。     

六自由度主被动一体隔振平台的动力学实验建模

实验建模是摸清物理现象本质的一种有效手段,而针对六自由度主被动一体隔振平台,它的实验建模是实现隔振的主动控制的前提,也是能否达到满意控制效果的关键。通过对物理空间到传感器坐标空间变换的推导,给出了传感器在布置上应该满足的条件。结合六自由度主被动一体隔振平台的先验理论知识,从测试所得信号出发,利用最小二乘估计的递推算法建立起了作动器到传感器的动力学模型,为隔振平台的振动主动控制打下了基础。     

新型超低频非线性被动隔振系统的设计

通过分析正负刚度并联隔振机理,设计了一种新型超低频被动隔振系统。该系统采用负刚度机构与正刚度弹簧并联,具有较高的支撑刚度和极低的运动刚度,且系统刚度呈现非线性,解决了传统被动隔振系统存在的超低频隔振难题。通过对该系统力学特性进行分析,给出了系统刚度表达式及在平衡位置处的零刚度条件,为新型超低频非线性隔振器的设计提供了理论指导。     

连续线性混沌隔振装置设计与研究

根据混沌隔振原理设计出连续线性混沌隔振装置,该装置能够产生强非线性,其线性部分、非线性部分与模型几何尺寸相对应,并且两者完全区分开。在实验中两者均易于调节,这大大增加了该装置在工程中的应用前景。并利用数值计算对特定参数下的隔振装置在简谐激励力作用下的运动特性进行分析,分析结果表明该装置能够产生混沌运动,且具有很好的隔离线谱的能力。