吸振器在浮筏隔振系统中的应用

针对工程中广泛应用的浮筏隔振装置,建立柔性基础复杂激励作用下多维耦合浮筏隔振系统的动力学模型。由于浮筏隔振系统在低频范围内减振效果欠佳,为改善浮筏隔振系统的隔振性能,把吸振器引入到浮筏系统。利用子结构导纳综合法分别建立带有动力吸振器、自调谐吸振器和主动式自调谐吸振器的浮筏隔振系统动力学模型。以功率流为指标,研究单频激励下吸振器对浮筏系统功率流传递特性的影响。最后分析多频激励下带有自调谐吸振器的浮筏隔振系统的功率流传递特性。以传递到基础的功率流为目标函数,分析主动式自调谐吸振器在多频激励下的减振效果。仿真结果表明,吸振器对浮筏具有良好的低频隔振效果,吸振器类型不同与安装方式不同对传递到基础的功率流有不同程度的抑制效果。     

磁流变弹性体主动式自调谐吸振器控制系统的研究

为了实现对一种基于磁流变弹性体的主动式自调谐吸振器的减振控制,提出了变步长寻优与反馈控制相结合的控制算法,设计了以TMS320F2812DSP为核心的控制器。利用以上控制系统,在多模态实验平台上进行了吸振器的减振实验研究,结果表明该控制系统能够独立控制磁流变弹性体主动式自调谐吸振器的减振,寻优时间小于15s,并且减振效果良好     

负刚度吸振器对有限长弹性梁的抑振效果研究

考虑不同形式负刚度动力吸振器对有限长弹性简支梁动态响应的影响,提出并建立"弹性梁-负刚度动力吸振器"耦合系统动力学模型。基于模态叠加法,推导得到各阶模态对应幅频响应解析表达式。以弹性梁第1阶振动模态作为振动抑制目标,结合固定点理论和最大值最小化优化准则得到各类型动力吸振器的最优设计参数。以功率流作为振动控制效果的评价指标,建立"弹性梁-动力吸振器"耦合系统的导纳功率流理论模型。在此基础上,计算得到安装动力吸振器前后弹性梁的总功率流和净功率流,以及动力吸振器消耗的功率流,研究不同形式动力吸振器的振动抑制效果。最后,选择振动控制效果最显著的动力吸振器作为研究对象,针对部分主要设计参数展开研究。计算结果表明：在目标控制模态频率附近,负刚度动力吸振器对弹性梁动态响应的控制效果较好,且多个振动模态响应均被有效控制;当阻尼元件和负刚度元件同时接地对弹性梁动态响应的控制效果最佳;众多设计参数均存在最优值。     

基于动力吸振器的潜艇推进轴系轴向减振研究

螺旋桨脉动推力经推进轴、推力轴承及其基座传递到壳体,是潜艇壳体产生低频轴向振动与声辐射的一个重要因素。本文基于四端参数法建立了综合考虑推进轴系和壳体弹性的潜艇轴向振动力学模型,以轴系传递到壳体的纵振功率流为评价指标研究了轴系的轴向振动传递特性,详细讨论了用动力吸振器实现轴系轴向减振的设计方法。研究结果表明,螺旋桨脉动推力会在轴系各阶纵振频率附近频段激励起轴壳耦合的轴向共振,显著增加轴系到壳体的能量传递。用动力吸振器可以有效抑制轴系各阶轴向共振频率附近的轴－壳共振,而对其它频段的轴壳轴向共振则效果不佳。     

弹性板吸振控制的无量纲功率流研究

运用功率流的方法研究了动力吸振器用于抑制简支矩形薄板简谐振动的问题，为使研究结果具有一般性，将系统中的结构导纳和功率流进行了无量纲化。以控制频率范围内输入主振系的净功率流最大值最小化为优化设计方法，对板的第一阶共振的吸振问题进行了计算和分析，结果显示，吸振器能有效的抑制主系统的净功率流峰值，增大质量比可以提高控制效果，但这在质量比较大时并不理想，并且在实际工程中，不需要知道主振系损耗因子的精确值。     

多维柔性系统功率流的主动控制研究

采用于结构矩阵分析法，分析了多维柔性隔振系统的动力学特性；以传递到柔性基础的功率流为评价指标，研究了不同的主动控制策略下的控制效果，研究表明：多维柔性系统中越过刚体振动模态的频域，是主动控制起作用的频域，在提出的控制策略中，总功率流最小化控制效果最为理想，能使共振峰值的数量和数值都得到有效衰减；垂向功率流最小化控制几乎无控制效果。     

可调间隙的半主动吸振器及其实现

为了扩展吸振器的工作带宽,提出一种实时调节弹性元件的半主动吸振器,并给出了吸振器的控制策略。分析了吸振器工作频段与系统参数间关系,介绍了吸振器的实现方案及实验。实验基于微机和TMS320C30芯片,根据测量的激励形成控制策略,用电磁离合器控制弹性元件的连接和断开,用步进电机调节弹性元件的间隙,使吸振器的特性跟踪激动频率和幅值的变化。实验表明,这种半主动吸振器的减振效果良好。     

动力吸振器优化设计的功率流控制策略

针对附加动力吸振器的振动系统,利用结构导纳理论,引入附加动力吸振器后振动系统的等价结构导纳和修正导纳矩阵,推导了系统的功率流,揭示了系统功率流的传递特性和动力吸振器的控制机理,并提出了以功率流为控制量进行动力吸振器优化设计的方法。     

双自由度自调谐吸振器及其吸振特性

研制一种双自由度自调谐吸振器,可在竖直平动和横向摆动两个方向上调节自身的固有频率,实现两个方向的吸振。首先建立该吸振器的力学模型,对其移频特性进行分析,得到在两个方向上的移频特性曲线。其次建立多模态减振系统,对不同安装位置和不同激励频率条件下吸振器的吸振效果进行仿真研究,并与相同条件下的单自由度吸振器的吸振效果进行比较。结果表明,双自由度吸振器具有较大的移频范围,当安装在激励同侧时更有利于发挥其吸振效果,且其吸振效果优于单自由度吸振器。     

多自由度主系统多模态动力吸振的优化设计

针对多自由度系统的多模态控制，通过附加多个动力吸振器，利用有限子结构导纳功率流理论，以输入系统的净功率流在整个吸振频带内的总声功率级为控制量，对多个吸振器进行单独优化设计和联合优化设计。结果表明，即使相邻固有频率的比值大于2(也即可以认为两个模态不相互影响)，联合优化设计的效果也明显优于单独优化设计。     

考虑作动器输出约束的圆柱壳基础主被动联合隔振系统

针对圆柱壳内动力装置的减振降噪问题,建立由动力装置振源、隔振支承及圆柱壳基础组成的自适应前馈控制主被动混合隔振系统模型。在频域分析中引入剪断算法及泄漏算法以计及作动器的输出约束。考虑被动弹性支承的分布参数特性,以输入到圆柱壳基础的总功率最小、径向力最小及径向速度最小为控制策略,运用子结构导纳法推导总体系统的动态特性传递矩阵方程。研究表明：两种算法均能收到良好的主动控制力约束效果,并可有效抑制最小化径向力及最小化径向速度策略下的“功率循环”现象发生。采用径向速度最小化策略会改变壳体基础的边界条件配置,使得功率流谱中基础模态峰值右移。外扰引起的被动隔振器纵向及弯曲谐振使得高频域系统功率流谱中个别峰值峭立突出,成为诱发高频声辐射的关键模态,应严格限制。旨在为下一步的试验工作及实际应用提供理论指导。     

基于磁流变悬置的动力装置垂向隔振控制与试验研究

悬置阻尼宽频可控对动力装置实现积极隔振具有重要意义。分析了基于挤压模式的磁流变半主动悬置工作原理和阻尼特性,在建立动力装置垂向隔振模型的基础上,设计出模糊自适应隔振控制器,用量化、比例因子自调整算法降低不同工况下动力装置垂向激励力的传递;给出了一种改进的天棚控制算法,通过抑制动力装置振动来降低能量传递。设计出动力装置隔振台架试验系统,在不同工况下进行了隔振对比试验。结果表明,在动力装置处于中低转速时,可控磁流变悬置能在宽频范围内把力绝对传递率抑制到25%内,隔振效果优于橡胶悬置;而磁流变悬置垂向隔振方法中,兼顾振动传递率和激励频率的模糊自适应控制,优于通过抑制动力装置自身振动来隔振的天棚控制。     

主动隔振系统中功率流的最优化控制策略

用功率流指标描述主动隔振系统中能量的传输,以传轾到接受体的功率流量小为最优化控制目标,推导主动隔振系统中功率流传递的最优控制表达式,提出了ＳＭＲ主动隔振模型基于功率流的最优化控制策略。针对工程实际中的柔性安装问题,对四边简支矩形薄板的主动隔振进行了研究。     

基于分段线性吸振器的振动半主动控制

提出一种基于刚度分段线性动力吸振器的振动半主动控制方案，通过调节弹性元件的间隙使吸振器工作频率跟踪外激励频率的变化。根据基波平衡导出了使主系统近似完全消振所需的间隙调节规律。数值仿真表明：这种半主动控制方案对于单自由度主系统和多自由度主系统均有很好的吸振效果和相当宽的工作频带。     

柔性隔振系统功率流特性及最优化控制策略

针对实际工程中力和力矩复杂激励下柔性耦全系统的隔振问题，综合考虑弹簧的纵向和横向刚度，运用导纳矩阵法推导了主动控制力下系统的动态传递方程。分析了力的对称性及弹簧刚度对传递到基础的功率流的影响，探讨了最优化控制的效果。     

基于最优极点配置的混合轴承-转子系统振动控制

针对电液伺服控制的主动混合滑动轴承,研究了基于最优极点配置的转子振动控制方法和策略.根据扰动压力法求解非线性Reynolds方程及流量平衡方程得到轴承和伺服控制系统线性化的动态特性系数,用以建立系统线性状态空间模型;给出了极点配置和最优控制相结合的状态空间反馈控制策略,以克服多输入系统常规极点配置方法状态反馈不唯一的缺陷.计算结果表明,由于转子不平衡或同步激励引起的转子振动得到了有效抑制,在外部突发激励作用下,转子也具有优越的动态响应特性,验证了控制方法的有效性.     

多源激励下浮筏隔振系统导纳功率流研究

建立了浮筏隔振系统的振子力学统计分析模型，使用导纳功率流的方法研究了隔振系统的振动响应和振动功率流特性，并通过数值方法分析了筏体和隔振器参数变化对传递到基础结构功率流的影响。分析结果表明：增大基础厚度、减小系统中耦合元件的耦合刚度和增大筏体质量可以有效控制系统的传递功率流。     

海洋波力发电倒置摆系统的非线性振动实验研究

摘要：本文以振动基座上的倒置摆系统为研究对象,对该系统受竖向简谐激励作用时的非线性振动特性进行实验研究,探讨该系统应用于海洋波力发电的技术可行性,为海洋波力开发利用提供依据。实验设计倒置摆转动角位移采集系统,通过测试确定系统的阻尼、固有频率等,为数值模拟提供依据并指导倒置摆系统的振动实验。通过实测振动时域数据得到系统振动频谱及相图,证明该系统存在大阻尼条件下的大周期运动、共振状态下的周期振动和倒置摆稳定吸引域,这表明该模型具有海浪波力能源吸收好,消耗少的特点,同时表明该模型具有高效的动力输出能力．因此,振动基座上倒置摆模型在开发利用海洋波力能源发电中具有十分重要的应用前景。