滑模控制在磁悬浮隔振器中的隔振特性研究

针对磁悬浮准零刚度隔振器刚度非线性强的特点，设计了滑模控制器控制磁悬浮隔振器的电磁力输出。首先基于简化的2自由度系统的仿真动力学模型在MATLAB/Simulink环境下验证了滑模控制算法对磁悬浮隔振器与常规型隔振器并联后在扫频激励工况下的有效性，对比分析了磁悬浮隔振器在一级以及二级隔振位置对于隔振系统的影响，并与传统的常规隔振系统进行了隔振效果对比。仿真结果表明：采用滑模控制算法控制磁悬浮隔振器同一级橡胶隔振器并联，增加了低频机组振动烈度，大幅度减小全频域范围构架的动反力和振动烈度，降低隔振系统传递率，对于工程实践有很好的借鉴效果。     

最优阻尼三参数隔振器设计和试验

通过比较三参数隔振系统在最优阻尼下的共振频率和隔振器最大内耗角对应的频率,得到三参数隔振系统在最优阻尼下的共振频率的物理意义。在三参数隔振原理与参数分析的基础上,给出一种隔振器设计,通过试验测试获得了隔振系统在最优阻尼下的共振频率、最大内耗角对应的频率以及隔振器的最优传递率,测试和理论分析结果吻合,验证了理论模型的正确性。试验也测试了隔振效果的参数依赖性,并且给出三参数隔振系统的设计方法,为后续的微振动减振平台设计提供理论基础。     

基于压电元件的主动弹性隔振系统理论与试验

基于力作动器的传统主动隔振理论已得到广泛研究和较多应用,但要求较高的作动器功率,因此限制了较小功率的压电元件在主动隔振上的应用。将压电元件粘贴于一定形状的弹性元件上,构造成主动弹性隔振器件,使其具有传统被动弹性隔振器与主动隔振器两者的优点。通过综合考虑隔振系统的性能指标与主动弹性隔振器的自身能力,建立主动弹性隔振系统的理论模型,推导并分析反馈控制、前馈控制在主动弹性隔振系统中的应用框架。试验研究基于压电元件的Z形主动弹性隔振系统,通过采用粘贴其上的压电元件作为隔振器的作动器与检测隔振器内部性能的传感元件,用加速度信号作为隔振系统性能指标信号,分别采用前馈与反馈控制算法有效地实现了振动源的隔离。     

双层隔振系统解耦优化研究

针对某型出口内燃动车柴油发电机组动力包的双层隔振系统解耦优化问题,经分析认为,一级、二级隔振器的刚度是影响双层隔振系统解耦的主要因素。根据双层隔振系统解耦理论和解耦原则,确定一级、二级隔振器的刚度;按照公共构架、车体主要模态频率的变化范围确定一级、二级隔振器刚度的可能取值;利用Matlab编程,对可能刚度方案进行排序。以双层隔振系统12自由度综合解耦度最大、绕曲轴方向的α解耦度最大、机组的振动烈度最小和二级隔振器安装位置的动支反力最小为优化目标进行编程,来比较由解耦理论和原则确定的刚度和优化刚度的综合隔振效果。结果表明,根据隔振解耦理论和原则得出的隔振器刚度综合隔振性能较好,但不是最优的。优化的刚度方案可为实际工程提供参考。     

新型液压式动力反共振隔振器的试验研究

针对低频隔振问题,基于动力反共振原理设计制作了一种新型液压式动力反共振隔振器。根据不同的试验条件,对惯性质量、负载等与隔振频率的关系进行了一系列试验研究,在试验结果的基础上考虑隔振器的体积刚度对动力学模型进行修正,修正后的隔振器模型能够较准确地预测隔振系统的频率特性。基于试验结果,从理论和试验两方面阐述了调节隔振器反共振频率的方法,提出了兼顾隔振效果的合理化建议。     

多自由度系统模型在光电吊舱隔振系统设计的应用

为减小振动对光电吊舱成像质量的影响,依据多自由度系统模型理论、隔振理论和实际振动环境设计了小型光电吊舱被动隔振系统,该隔振系统能够合理的配置光电吊舱隔振系统的各阶频率。基于多自由度系统模型理论对隔振系统的各阶固有频率进行配置,指导隔振器的空间布局及相对位置、隔振器的三向刚度及阻尼值和隔震系统支架结构的设计。通过Adams/Vibration模块进行仿真分析,利用振动台对光电吊舱隔振系统进行验证试验,结果显示理论计算、仿真分析和振动试验获得的隔振系统各阶固有频率接近,最大误差不超过10%,且在激振力频率92.5 Hz附近隔振效果明显。外场试飞试验也验证了小型光电吊舱隔振系统的隔振性能。     

某弹载结构橡胶隔振器动态特性研究

目前对于多自由度隔振系统的理论研究,隔振器布局方式多为四点支撑的对称结构。而对非对称支撑形式的隔振系统,其固有特性、耦合特性等性能难以进行精确计算。本文针对某弹载结构的三点支撑式隔振系统,应用有限元方法建立了分析模型,并通过模态分析,设计了一种各向同性的小型橡胶隔振器。试验数据表明,有限元模型准确。本文设计的隔振器满足设计方提出的参数要求。此种方法可以推广到其它支撑形式的隔振系统分析中。     

双级隔振器的隔振应用研究

为了研究双级Ruzicka隔振器参数变化对隔振效果的影响,通过建立其振动模型并进行隔振率分析,采用数值计算比较确定了几种情况下隔振率、频率比与系统参数的关系,系统的参数对力传递率曲线的性态的影响等具有工程实用价值的结果,为隔振器的设计提供理论参考。     

船用柴油发电机组隔振系统建模及模型验证方法研究

基于计算多体动力学理论与建模方法,建立了某型船用柴油发电机组的多体动力学模型,在此基础上基于实际隔振器参数建立了隔振系统模型。为了验证模型的正确性,选取振动烈度参数进行试验验证研究。基于建立的模型对隔振系统动力学特性进行分析,结果表明隔振器选型的不足之处。整个建模及分析过程不失一般性,可为船用其它动力机械隔振系统设计及校核、隔振器选型等奠定基础。     

柔性基础非线性隔振系统动力学特性分析

建立了隔振对象-非线性隔振支承-柔性基础组成的耦合系统的一般性动力学模型,研究了应用振动功率流对非线性隔振系统进行效果分析的计算方法,给出了动力学方程初值问题表达式;并且基于Runge-Kutta法以某小型无人机的发动机隔振系统为算例,对几种非线性隔振器的隔振效果进行了数值仿真和分析。研究表明并联刚度隔振器和分段线性隔振器可有效减少隔振系统功率流的传递。     

橡胶钢丝绳复合隔振器的试验

使用电动振动试验台对新型橡胶钢丝绳复合隔振器的隔振性能进行了试验研究.分析不同隔振质量、激励幅值和橡胶材料对复合隔振器传递率的影响,比较了复合隔振器和钢丝绳隔振器在共振频率时的动态特性曲线.研究表明,随着隔振质量、激励幅值和橡胶阻尼的增加,复合隔振器隔振区的频带变宽,且传递率下降明显.通过与钢丝绳隔振器的动态特性曲线比...     

摩托车发动机振动隔离技术的研究与应用

利用弹性隔振器隔离发动机振动是摩托车减振的一种重要方法。以单缸四冲程200型发动机为例，提出了摩托车发动机的弹性隔振原理。通过分析发动机隔振系统和车架的动力学特性，设计了弹性隔振器。研究结果表明，弹性隔振器能有效地隔离发动机的振动，是降低摩托车振动的一条行之有效的途径。     

卫星遥感器微振动隔离用液体阻尼隔振器

针对卫星平台的微振动,提出了具有良好高频衰减及共振峰控制性能的松驰型液体阻尼隔振器。建立了松弛型液体阻尼隔振模型,从传递率的角度分析了提出的松驰型液体阻尼隔振器与传统隔振模型的区别。使用波纹管提供刚度及密封,基于小孔阻尼结构形式,设计了松弛型液体阻尼隔振器并求解了系统的阻尼因子。对所设计的隔振器进行了传递率测试,结果表明,松弛型液体阻尼隔振器在共振频率处能够提供大阻尼,将共振放大倍数控制在2倍以内;在高频隔振区能提供小阻尼,100Hz衰减率超过95%,隔振性能优于传统隔振器。得到的结果和理论预测吻合较好。该项研究对松弛型液体阻尼隔振器的设计以及其在遥感器微振动隔离的应用上具有很强的指导作用。     

磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计与仿真分析

磁流变弹性体兼有磁流变液和弹性体的优点,其剪切模量可由外加磁场控制,在振动控制等方面具有广阔的应用前景。现有的隔振系统中隔振器刚度一般都是固定值,这使系统的隔振效果有局限性,对较低频率振动,尤其是共振时的隔离效果很差。提出了将可调刚度的磁流变弹性体隔振器用于隔振系统中．通过改变隔振器的线圈电流大小来控制磁流变弹性体的剪切模量,进而调整隔振系统的刚度,使系统获得更宽的隔振频率范围。设计了隔振器的结构,基于SimuLink软件对系统的隔振效果进行仿真分析．表明了设计的有效性．     

晶振和频综器的二次隔振系统

介绍了对晶体振荡器进行一次隔振的晶振隔振器,以及晶振和频综器采用的二次隔振系统.试验表明,对中、高频段振动特别敏感的晶体振荡器,进行二次隔振可以有效地提高其相位噪声电特性.     

Performance limit of a passive vertical isolator using a negative stiffness mechanism

A passive vibration isolator using a negative stiffness mechanism (NSM) is being considered for small precision instruments since it does not need any outer power supply and pressurized air, and its fundamental frequency can be lowered down to 0.5 Hz. Although the working principle of the NSM and its patents are well known, neither the isolation performance limit related to the lowest fundamental frequency nor its nonlinear behavior have been studied. This paper discusses the performance limit of the passive vertical isolator using the NSM and presents the design guidelines for the isolator based on that performance limit. First, a nonlinear dynamic model of the passive isolator is derived through solid approximations, and the fundamental frequency or performance limit is obtained using nonlinear analysis, which entirely explains the nonlinear behavior of the isolator. In addition, the approximate design equations of the isolator are derived to analyze its performance limit. Finally, an approximate expression of the lowest fundamental frequency of the isolator is derived using nonlinear analysis and design equations, which provide substantial design guidelines to improve isolator performance. This paper was recommended for publication in revised form by Associate Editor Seong-Wook Hong Dr. Ahn received B. S., M. S. and Ph. D. degrees from Seoul national university in 1995, 1997 and 2001, respectively. Dr. Ahn was a research associate of University of Virginia, USA and worked as a BK21 assistant professor at Seoul national university. Dr. Ahn is currently an assistant professor at department of mechanical engineering at Soongsil University. He is currently serving as an editor of the International Journal of Rotating Machinery. Dr. Ahn’s research interests are in the area of rotordynamics, control and mechatronics.     

准零刚度扭转隔振器振动传递特性研究

针对一种应用连杆弹簧负刚度结构所设计的正负刚度并联扭转隔振器,通过分析其设计参数,得到了其在静平衡位置达到准零刚度的条件。针对所述系统,建立二自由度非线性动力学微分方程,应用谐波平衡法求解了准零刚度隔振器的振动响应。考虑激励幅值、系统阻尼和转动惯量等因素,从扭转振动力矩传递和扭转振动功率流传递两个角度分析了准零刚度隔振系统的非线性振动传递特性。结果表明,此隔振系统具有良好的低频隔振效果,且表现为振动传递的硬特性;从功率流角度的分析还表明,系统的瞬时传递功率流峰值与输入功率流和耗散功率流的变化趋势保持一致。在低于共振区域的低频区间内,隔振系统前后两端的转动惯量对系统振动具有较大影响。最后,对扭转隔振器的振动隔离特性进行了试验验证,试验结果表明,隔振器具有良好的低频振动隔离特性。     

某机载雷达中钢丝绳隔振器的随机振动响应研究

采用理论和试验方法,对某机栽雷达中使用的钢丝绳隔振器进行随机振动响应研究,揭示了钢丝绳隔振器的可控参数对其隔振性能的影响规律.通过改变钢丝绳隔振器的结构参数和安装位置,可以有效地调节隔振器的实际隔振效果.研究结果表明,采用钢丝绳隔振器完全可以满足某雷达的隔振需求.该研究结论可以推广应用到其他机载电子设备中.     

On the characteristics of an ultra-low frequency nonlinear isolator using sliding beam as negative stiffness

A novel structured ultra-low frequency nonlinear passive isolator is presented. The isolator is composed of a knife-edge supported sliding beam which offers negative stiffness and a vertical mechanical spring in parallel to get quasi-zero dynamic stiffness. The static characteristics of the isolator are studied. Assuming light viscous damping, the dynamic behavior is investigated and the response under harmonic excitation is derived using a simple approximation. Frequency response curves (FRCs), which exhibit complex double jump phenomenon, are obtained by harmonic balance method (HBM). The limitation of the excitation force level is obtained. The force transmissibility is derived and compared with an equivalent linear system with the same damping ratio. The isolation performance of the nonlinear isolator is shown to outperform the linear system for providing a wider isolation region. The influence of system parameters on the transmissibility is examined and some useful guidelines are given.     

大型岸边起重机的地震振动台试验研究

设计了集装箱码头岸边装卸起重机（简称岸桥）的1∶50缩比模型及其隔震装置;利用锤击模态试验和地震振动台试验获取了1∶50缩比模型在有无隔震装置下的动态特性和地震响应。试验结果表明：岸桥自身结构具有相对较大的地震抵抗力和整体稳定性,能够满足抗震设计的要求;隔震装置开启后,各测点应变响应的幅值及加速度响应的幅值均有明显的减小,这说明岸桥所采用的隔震装置设计合理有效,且减震效果明显。