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。     

基于压电堆和粘弹性材料的新型整星混合隔振系统

摘　要：为了降低振动载荷对卫星的影响,采用压电堆和粘弹性材料作为主被动隔振元件,设计一种新型的整星混合隔振系统,并对其隔振原理进行理论分析。通过有限元方法建立该隔振系统的有限元模型并分析其频率响应特性,根据分析结果,运用特征系统实现算法获取系统的最小阶状态空间模型来设计控制器,完成离线仿真。在此基础上,对低柔性模拟卫星进行整星混合隔振试验。仿真和试验结果表明,整星混合隔振系统能够有效地降低运载火箭传递到卫星的振动载荷。与整星被动隔振系统相比,整星混合隔振系统对低频振动分量具有显著的抑制作用,证明了该隔振系统的可行性和有效性,大大提高了卫星的安全性和可靠性。     

船用柴油发电机组非线性隔振系统动态特性分析

以计算多体动力学理论为指导,以船舶柴油发电机组的抗冲击研究为背景,建立了柴油发电机组的多体动力学以及线性隔振系统模型,并通过实验验证模型的正确性;在此基础上构建机组的非线性隔振系统,并对机组额定工况以及冲击条件下隔振系统的动态特性进行分析,结果表明非线性隔振系统较线性隔振系统有良好的隔振效果。文中的建模与求解方法较数学建模与求解简单易行,对隔振器选型与安装、非线性隔振器的参数化设计与优化、其它船用机械的抗冲击研究奠定了一定的工程应用基础。     

旋转机械主被动混合隔振虚拟样机技术及实验研究

提出一种旋转机械主被动混合隔振虚拟样机方法,并通过实验对虚拟样机仿真结果进行验证。首先对柴油发电机组电磁-气囊主被动混合隔振系统进行建模,然后对电磁作动器进行理论分析与实验,得到电磁作动器输出力特性。通过利用多刚体动力学软件ADAMS与MATLAB/SIMULINK联合,搭建柴油发电机组主被动混合隔振虚拟样机系统,对虚拟样机进行了冲击摇摆的计算,并进行控制算法与主被动混合隔振研究,同时搭建了物理样机实验平台并对仿真结果进行实验验证。结果表明:主被动混合隔振虚拟样机所得结果与实验结果相吻合,可以作为主被动混合隔振系统研制的重要依据。     

基于3-RPC并联机构的三维振动隔离系统的动力学建模与控制研究

基于车体振动的特点提出一种应用于车载设备的三维隔振系统,建立了该系统的半主动模糊最优控制模型,并通过实验验证了该多维隔振系统的性能。该系统通过使用磁流变(MR)阻尼器与弹簧组成的隔振子系统代替3-RPC(旋转副-平移副-螺旋副)并联机构中的驱动器实现空间三维振动隔离。控制模型结合了H∞状态反馈控制方法和MR阻尼器的工作原理得到阻尼器的可输出控制力,并通过模糊模型计算得到MR阻尼器的输入电流。设计制造了一套振动隔离实验平台,并采用正弦信号和随机信号进行振动实验完成了对平台的隔振性能的验证。通过测量上平台的振动加速度表明此隔振系统具有良好的隔振效果。     

主动隔振作动器刚度放大与控制误差分析

研究了主动隔振系统中作动器的刚度放大与控制误差问题。主动隔振系统中作动器的刚度应与其负载刚度相匹配,如果负载较大或者作动器刚度较小,可以利用作动器与小刚度弹簧串联的方式放大输出刚度。分析了控制器的输出误差均匀分布时主动隔振系统的隔振性能,分析表明,对作动器刚度放大时,需要同时提高控制器的相对精度与作动器的行程才能保证原有的隔振效果,作动器的输出刚度与控制器相对精度、作动器的输出行程两参数具有等效性与替代性。这为设计主动隔振系统时控制器与作动器在更广阔的范围内选择提供了依据。     

整星隔振平台的阻尼非线性对隔振性能影响的物理机理

从物理机理出发,用变形的三次多项式函数和分数导数阶算子建立了离散型隔振系统的非线性等效动力学模型,通过谐波平衡法得出从隔振器底端到卫星的振动传递率,利用数值解从物理机理上解释了地面实验中隔振系统的振动传递率受激励幅值影响的现象,为离散型整星隔振平台及其他整星隔振平台的设计和实际应用提供参考     

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。     

一类具有非对称特性的隔振装置结构参数实验辨识方法

由于重力或装配应力等偏置力的影响,隔振元件的工作状态将会偏离原始平衡位置,进而产生具有非对称特性的动力学行为,其具体表现为系统的动态响应存在刚性漂移现象,且该刚性漂移的大小与外激励频率、幅值均存在复杂的关系;其次,由于振动传感器主要针对动态信号,对于零频附近的低频信号存在灵敏度低、测量误差大的缺陷。因而,对于系统响应中存在的刚性漂移信号,实验中往往无法准确测定,甚至可能丢失,这将给系统的动力学参数标定带来非常大的影响。本文针对该问题,建立了此类隔振实验装置的非对称动力学模型,并利用较为成熟的谐波平衡原理构造了一种简单的迭代算法,使其在刚性漂移信息缺失的情况下,仍然能够有效地辨识得到系统结构参数。通过数值仿真,本文验证了该算法的有效性,并将其应用于一款具体的隔振元件动力学参数辨识工作中。其结果表明,由该算法辨识得到的结构参数与系统真实动力学特性具有较高的吻合度,对于其它具有类似特性的隔振元件的设计及应用具有一定的参考价值。     

被动隔振体产生混沌的参数条件研究

本文建立了被动隔振体的非线性动力学方程;根据非线性动力学理论,对被动隔振体系统的奇点分布和稳定性进行了研究;利用混沌动力学理论,对被动隔振体产生混沌的参数条件进行了研究和分析;得出了不同隔振材料所对应的被动隔振体产生混沌的参数条件和产生混沌的分界线。     

柔性耦合隔振系统主动控制方法的仿真研究

针对柔性耦合主动隔振系统,本文采用阻抗/导纳方法和矩阵传递法相结合的方法,建立了包括被隔离设备、电磁式主被动一体隔振器和柔性基础在内的柔性耦合系统的数学模型。并在此基础上,应用线性二次型高斯控制方法(linear quadratic Gaussian,LQG)对隔振系统进行了主动控制器的设计,最后通过仿真证明了控制方法的有效性。     

基于压控电荷源和小波变换自适应算法的主-被动压电振动控制

针对压电被动振动方法中电路参数环境适应能力差、电路复杂和压电主动振动方法需要较高的输入功率问题,提出了一种基于压控电荷源和小波变换自适应算法的振动主-被动控制策略。首先,针对压电片等效电路的特点,设计了压控电荷源电路,并阐述了主-被控制方法的控制原理;对于压控电荷源的控制电压,引入了小波变换自适应算法,提高了系统的自适应能力。最后,基于dSPACE实时仿真系统,利用模拟电路和压电元件,设计并建立了四边固支的压电合金板的主-被动振动控制实验平台,对提出的方法进行了正弦和白噪声激励下的振动控制实验研究。结果表明,提出的方法能够有效的抑制压电合金板结构由于正弦激励引起的单模态和多模态振动,且能有效抑制白噪声激励引起的随机振动。     

新型车载医疗救护隔振平台设计及仿真

车载医疗救护隔振平台是一种以车辆为载体的伤病员专用救护装备。为了最大程度地避免伤病员在运送中因车辆振动而造成的二次伤害,获得最佳减振效果,设计了一款新型车载医疗救护隔振平台,它具有大长宽比、多层串联的结构特点。为了获得该平台的关键隔振参数,建立了隔振平台的物理模型,并采用基于分析力学的拉格朗日法建立了平台的状态方程,应用MATLAB软件对在典型激励作用下的隔振参数进行了优化,得到了最优的平台减振弹簧刚度和阻尼。最后,为了研究该新型隔振平台在车辆运行过程中的减振效果,建立了基于被动悬架的隔振平台全系统动力学模型,并采用ADAMS软件仿真分析了在斜坡路面和正弦起伏路面两种典型激励下的隔振平台的输出响应。结果表明,该隔振平台能够极大地衰减来自地面的冲击和振动,尤其对于恶劣路况,其减振效果更佳。该隔振平台结构及参数设计符合工程实际,所采用的优化方法和全系统建模及仿真方法正确、有效。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制研究

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行了建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行了对比,在验证了模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行了控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

柔性基础混合隔振系统建模与控制

实际的混合隔振系统一般由刚体振源、弹性安装基础以及连接它们的隔振器、作动器构成,是一个复杂的具有刚柔耦合特性的无限维分布参数系统。为了兼顾系统建模的准确性和控制器设计的方便性,采用子结构模态综合法对柔性基础混合隔振系统进行建模,并与ANSYS建立的有限元模型进行对比,在验证模型有效性的基础上,基于修正的独立模态控制算法对混合隔振系统进行控制设计和仿真分析,结果表明设计的混合隔振系统能够有效地减小基础的振动响应,且隔振效果优于被动隔振系统。     

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     

卫星控制力矩陀螺微振动抑制装置的动力学建模与实验研究

为了隔离卫星主要振源控制力矩陀螺的微振动,给航天器有效载荷提供超静工作环境,基于松弛型阻尼器,设计了控制力矩陀螺六自由度微振动抑制装置,完成了隔振平台的动力学建模和实验研究.使用牛顿-欧拉法建立了微振动抑制装置的动力学模型,分析了微振动抑制装置在基础激励下的频域特性和隔振系统的耦合特性;搭建了微振动抑制装置实验平台,并...     

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。     

基于递归自适应算法的主动吸振模拟试验研究

本文利用一种电磁式主动吸振器 ,研制了一种组合式减振装置。针对柴油机振动的特点 ,开发了基于递归自适应算法 (RLMS)的自适应控制器 ,并在模拟柴油机台架进行了减振效果试验。试验结果表明该装置对低频复杂振动具有良好的控制效果。