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Z型隔振系统的建模研究

陈浩飞  
【摘要】: 基于PZT作动器的智能弹性隔振系统,由于具有良好的隔振效果已引起重视。因其结构复杂,基于物理上的简化理论模型与实际系统相差较大,即使采用有限元方法建立的理论模型,亦有一定的差异。本论文针对一种具有Z形结构的智能弹性隔振系统,进行试验建模研究。 首先对其物理上的简化模型进行了定性分析。然后基于系统辩识和模态分析理论,对系统进行力和位移的正弦激励,所得试验数据历经了试验重复性检验。采用频域总体曲线拟合方法,综合考虑4个测试通道的整体模态,并结合有限元理论模型,最终辨识出系统的模态参数,获得系统的4×4阶导纳矩阵及其理论曲线。接着再采用宽带白噪声激励,基于经典功率谱估计方法,得到了Z形隔振系统的频谱图。频谱图所显示的频响曲线与正弦激振辨识所获得的实验曲线和理论曲线都有较好的一致性,表明所获得的辨识模型基本正确。考虑到实际振动控制系统的可实现性,对获得的辨识模型进行了简化和降阶处理,将原辨识的4模态8阶模型简化为2模态4阶模型,对二者的开环系统和基于PID控制算法的闭环系统进行仿真分析,结果表明辨识模型和降阶后的模型具有一致的控制特性。本研究所获得的数学模型是正确的,并且简化和降阶处理是可行的。本文为该系统的后续振动控制和优化设计建立了一个可信的数学模型。 本研究的试验建模和验模方法,对于类似系统的建模具有一定的参考意义。


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