收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

电磁式主被动复合隔振器关键技术研究

陈绍青  
【摘要】:随着现代科技的发展,越来越多的场合对振动环境提出了高要求,振动控制技术在现代生产、生活中日益受到人们的重视,取得了较为丰硕的理论研究成果,并已成功应用于建筑结构抗震、机械结构减振控制、精密机械、仪器及平台稳定控制以及车辆等交通工具的舒适性改善等诸多工程领域中。传统的被动隔振技术高频减振的效果显著,但低频减振效果却不甚理想,已经不能满足减振性能的高要求。 针对这一现状,本文以水下安静型航行器的减振降噪为主要实际背景,结合主、被动隔振各自的优点,开展了电磁式主被动复合隔振器的设计及其控制策略的研究工作。主要包括以下几个方面:电磁式主被动复合隔振器的设计与实现,基于FIR滤波器的自适应前馈控制律设计,考虑内部反馈下的自适应前馈控制律设计,主被动复合隔振性能评价方法研究以及在隔振模拟实验平台上的主动隔振实验研究。 隔振器件是主被动复合隔振系统的关键组成部分。本文结合现有隔振理论的研究成果,提出了一种电磁式主被动复合隔振器的基本设计原则。在此基础上,以某型隔振器的设计为例,对单级被动隔振系统的特性进行了分析,并分析了引入主动隔振对单级隔振系统特性的影响,指出:当激振频率与自然频率的比值大于临界频率比时,主动隔振不会加剧隔振对象的振动,甚至在自然频率附近对隔振对象的振动还有明显的抑制作用。进而提出了一种根据动力设备负载质量,激振频段下限频率值以及临界频率比设计主被动复合隔振系统的方法,完成了主被动复合隔振器主、被动环节的设计工作。 在电磁作动单元的设计上,本文采用磁路分析方法给出了匀强磁场假设下电磁作动单元的解析模型,通过Ansoft仿真分析并结合作动器设计制作经验,给出了电磁作动单元解析模型的适用范围。在此基础上,提出了主被动复合式隔振器电磁作动单元的设计指标及步骤。根据设计步骤,给出了使得作动器重量最小时电磁作动单元的尺寸。之后,分析了线圈时间常数对作动器性能的影响,讨论了在线圈匝数一定的情况下,线圈厚度与电磁铁重量、空心线圈时间常数之间的关系,并引入电流环矫正技术加以补偿。最后,对隔振器样机进行了电磁力实验建模,结果表明电磁作动器的性能达到了设计目标。 目前,应用最广泛的简谐振动主动控制方法是基于FXLMS算法的自适应前馈控制算法,但是这种算法的应用需要对次级通道建模,这增加了系统实现的复杂度,且建模误差可能导致算法发散。为此,本文结合FXLMS算法和LMS算法的几何分析结果,改进了一种无需建立次级通道模型的LMS控制算法。分析了该算法直接用于多频振动控制可能存在的不足,将算法拓展到了多频振动控制的情形。 振动主动控制中内部反馈通道的存在使得自适应滤波器的参考信号变得不稳定,在这种情况下自适应滤波器采用FIR结构是有问题的,算法的稳定性难以保证。为此,引入了同时具有零点和极点滤波器结构的FULMS算法,将其推广到了不考虑次级通道模型的情况,给出了无需建立次级通道模型的IIR-LMS算法,结合Ljung提出的常微分方程方法分析了算法的收敛性能,给出了内部反馈存在与否时算法的稳定性条件,并以隔振模拟实验平台为对象进行了仿真验证。 本文引入了一种同时具有零点和极点的全反馈型滤波器结构,推导了无需次级通道建模的全反馈IIR-LMS算法,并将其与一般的IIR-LMS算法进行了仿真比较;将全反馈IIR-LMS算法移植到需要建立次级通道模型的情况,给出了全反馈滤FULMS算法;分析了FXLMS、FULMS以及全反馈FULMS算法中算子次序交换的影响,给出了交换误差的定义,通过估计交换误差的方法对全反馈FULMS算法进行修正,提出了基于交换误差的全反馈FULMS算法,并将修正算法与原算法进行了仿真比较。 本文以典型隔振系统为对象,对几种传统的隔振性能评价指标,如力传递率、插入损失、振级落差、功率流等进行了分析比较,总结指出了各项传统隔振性能指标适用范围和优缺点。采用理论分析和数值模拟的方法研究了各种传统性能指标与隔振器理论设计指标之间的关系。在此基础上,提出了一种可操作性好,能够反映被动隔振和主动隔振对不同频段减振的贡献以及两者之间的相互影响的主被动复合隔振性能指标。最后,根据隔振模拟实验系统的构建情况对主被动复合隔振评价方法作了简化,使得该评价方法更为简便易行,利于工程实现。 建立了一套隔振模拟实验系统,以电磁式主被动复合隔振器作为执行机构,设计了适用于电磁式主被动复合隔振器主动隔振控制律,采用改进的无需次级通道建模的LMS控制算法、多通道解耦控制算法以及无需次级通道建模IIR-LMS控制算法进行了振动主动控制实验。实验结果表明:本文研究的振动主动控制方法可以显著地提高隔振模拟实验系统在实验频段内的减振能力。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 唐一科,龚宪生,顾乾坤;隔振泡沫塑料的试验建模[J];重庆大学学报(自然科学版);2003年11期
2 钱网生 ,祝华;抗冲击隔振器的研制[J];机电设备;1996年04期
3 詹明发;大型盘磨机的隔振设计[J];中国造纸;1998年03期
4 赵文娟;链锯手把的隔振装置[J];林业科技;1982年04期
5 刘章德;无基础弹性支撑隔振器在锅炉房的应用[J];劳动保护;1992年03期
6 季馨,龚至泽;电子设备隔振系统和隔振器模块化设计浅议[J];电子机械工程;1996年06期
7 ;论坛[J];中国环保产业;1996年03期
8 张少华,李美艳;电流变隔振器的理论研究(英文)[J];Journal of Beijing Institute of Technology;2001年04期
9 李淑雅;桑惠斌;;风机隔振器的设计[J];化学工程师;1992年04期
10 ;浮筏技术—隔振器高频波动效应研究[J];机电设备;1997年04期
11 陈翀 ,吴自恒;非线性钢丝绳隔振器特性及其应用[J];四川工业学院学报;1999年01期
12 李淑雅;桑惠斌;;风机隔振器的设计[J];医药工程设计;1992年02期
13 徐庆善;隔振技术的进展与动态[J];机械强度;1994年01期
14 周叙荣;;隔振器安装技术研究[J];江苏技术师范学院学报(自然科学版);2009年03期
15 焦生杰,闫胜利;充气轮胎隔振器静载性能实验[J];建筑机械;1999年04期
16 应杏娟;李郝林;倪争技;;空气弹簧隔振器的动力特性研究[J];上海理工大学学报;2006年02期
17 姜洪源,夏宇宏,敖宏瑞,李瑰贤,闫辉,Ulanov·A·M;金属橡胶与弹簧组合型隔振器建模及分析方法[J];哈尔滨工业大学学报;2003年05期
18 张亚军;张欣耀;郭万涛;梁健;;轨道用隔振器静动刚度测试[J];理化检验(物理分册);2006年09期
19 战嘉恺,高玉英,孙家其;隔振方案的选择[J];劳动保护;1992年04期
20 龚宪生,谢志江,骆振黄,赵玫;非线性隔振器阻尼特性研究[J];振动工程学报;2001年03期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 李鸿光;;高静低动隔振器的原理设计及实验分析[A];第四届全国动力学与控制青年学者研讨会论文摘要集[C];2010年
2 帅长庚;杨雪;;6JX型聚氨酯弹性体隔振器性能研究[A];中国声学学会第九届青年学术会议论文集[C];2011年
3 陈柯龙;李锐;何莉敏;张雄;;地铁轨道磁流变脂隔振器阻尼参数优化控制与仿真[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
4 黄修长;徐时吟;张志谊;华宏星;;曲梁隔振器振动响应的波动法研究[A];现代振动与噪声技术(第九卷)[C];2011年
5 胡锦旋;唐宏刚;唐力;罗贵火;;APU安装系统隔振器布局研究[A];第十届全国振动理论及应用学术会议论文集(2011)上册[C];2011年
6 刘雪琴;余淼;居本祥;浮洁;;一种新型磁流变弹性体隔振器研制[A];第六届全国电磁流变液及其应用学术会议程序册及论文摘要集[C];2011年
7 金涛;吴义兵;刘青华;;5DK-20柴油发电机组隔振机理及隔振器国产化对比试验及分析[A];第九届全国内河船舶及航运技术学术交流会论文集[C];2004年
8 梁向东;;浮筏安装工艺的改进研究[A];第十三届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2011年
9 王佐民;姜在秀;;隔振器串联组合特性分析[A];2010’中国西部声学学术交流会论文集[C];2010年
10 王锁泉;刘忠族;周庆云;席亦农;;隔振器机械阻抗测量[A];第十届船舶水下噪声学术讨论会论文集[C];2005年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈绍青;电磁式主被动复合隔振器关键技术研究[D];中国科学技术大学;2013年
2 滕汉东;液固混合介质隔振器动力学特性研究[D];南京航空航天大学;2010年
3 张针粒;粘弹性隔振器动力学性能理论及实验研究[D];华中科技大学;2012年
4 杜静;摩托车虚拟样机技术的研究及应用[D];重庆大学;2004年
5 宋春生;柔性浮筏系统的磁悬浮主动隔振理论与控制技术研究[D];武汉理工大学;2011年
6 陈阳;基于粘弹性材料的柔性卫星隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
7 陈阳;基于粘弹性材料的柔性卫星隔振技术研究[D];哈尔滨工业大学;2010年
8 孙德伟;空间红外遥感器机械系统及其关键技术研究[D];哈尔滨工业大学;2011年
9 原春晖;机械设备振动源特性测试方法研究[D];华中科技大学;2006年
10 何玲;流体阻尼器特性及其对整星隔振性能影响的研究[D];哈尔滨工业大学;2007年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 王江涛;橡胶钢丝绳复合隔振器的试验研究[D];大连理工大学;2010年
2 王东衡;金属簧片阻尼隔振器动态特性分析与优化设计[D];江南大学;2011年
3 朱良;柔性浮筏系统隔振器参数与布置优化研究[D];武汉理工大学;2011年
4 胡线会;约束阻尼型隔振器的动力学性能分析及优化设计[D];华中科技大学;2011年
5 孙林峰;金属丝网—磁悬浮隔振器设计与隔振特性研究[D];中北大学;2011年
6 张斌;混合式隔振器设计技术研究[D];哈尔滨工程大学;2011年
7 安西方;橡胶钢丝绳复合隔振器动力学建模与参数识别[D];大连理工大学;2012年
8 段小帅;磁悬浮隔振器的动态建模与自收敛控制[D];中国科学技术大学;2010年
9 姚正;弹簧—滑动梁隔振器设计研究[D];上海交通大学;2011年
10 路国平;汽车发动机用磁流变隔振器的分析和设计[D];重庆理工大学;2012年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 李斌;我国首创电磁式生物芯[N];新华每日电讯;2000年
2 于洋;热衷于振动控制和环保节能的创新专家[N];科技日报;2007年
3 武汉 王绍华;电磁式液体流量计工作原理[N];电子报;2005年
4 邵斌;净化声环境 建材将走俏[N];中国建材报;2003年
5 东方舍予;“客户本位主义”[N];解放日报;2000年
6 记者 冷翠华;41项船舶标准今年实施[N];中国船舶报;2008年
7 何雪昌 林开炎;永定下岗职工研制成功新型发动机[N];福建科技报;2006年
8 高舟;七一一所研制成功新型轨道交通降噪系统[N];中国船舶报;2007年
9 刘亚斌;创造性评价中的技术启示与显而易见性[N];中国知识产权报;2010年
10 贾鹏雷;数位板:从好莱坞走向民间[N];计算机世界;2007年
中国知网广告投放
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978