磁悬浮隔振系统设计与实现

本文介绍了磁悬浮控制技术的发展与应用情况。在建立系统动力学模型的基础上分析了隔振系统的基本特性,提出了应用加速度反馈来压低系统频带的方法。实验结果显示了该方案的有效性。     

主被动混合隔振中的功率放大器设计及实验

磁悬浮主被动混合隔振能有效控制机械设备的宽频振动和低频线谱振动。功率放大器作为该系统的功率变换装置,其性能直接影响主被动混合隔振效果。通过介绍PWM开关功率放大器的基本原理,分析了设计参数对其性能的影响。针对主被动混合隔振需求,对开关功率放大器进行了参数设计。仿真和实验结果表明:该功率放大器参数设计合理,能满足主被动混合隔振需求。     

隔振系统的灵敏度分析

灵敏度分析是一种评价因设计变量或参数的改变而引起目标函数特性敏感程度的方法。通过对隔振系统的各个参数进行灵敏度分析,确定调整何种设计参数最为有效,从而合理地选择设计参数,可以大大简化隔振系统的优化设计过程。文中对各种灵敏度分析方法进行了分析比较,并应用Sobol′法和FAST法这两种全局灵敏度分析方法对双层隔振系统进行了灵敏度分析,其分析结果对于隔振系统的优化设计有重要的意义。     

主被动混合隔振的虚拟样机技术

为了能够更准确方便得到主被动混合隔振系统的特性与设计参数,利用虚拟样机技术对主被动混合隔振系统进行了主动控制仿真研究。首先,对主被动混合隔振平台进行了理论计算与模态分析;然后,通过ADAMS软件创建了混合隔振平台的虚拟样机,并将其导入至MATLAB/SMULINK中搭建了主被动混合隔振系统,通过变步长法对主被动混合隔振系统进行了次级通道辨识,并在此基础上基于多通道Fx-LMS算法进行了主被动混合隔振的效果分析。仿真结果表明:利用虚拟样机技术对主被动混合隔振系统进行主动控制取得了较好的控制效果,为主被动混合隔振物理样机的设计与制造提供了新的思路与方法。     

基于柔性基础的双层隔振系统概率灵敏度分析

对基于柔性基础的双层隔振系统的功率流传递特性进行了分析,利用有限元分析软件ANSYS计算了传递到基础的功率流,并用概率灵敏度分析方法研究了功率流对隔振系统给定参数的灵敏度,为双层隔振系统的优化设计奠定了基础.     

位移自感式磁悬浮作动器技术研究

根据空气弹簧主被动混合隔振系统用磁悬浮作动器的工作原理及结构特点,首先提出了基于小信号注入法的自传感作动器思想,通过在功率放大器的输入端注入高频小幅值信号作为载波,并从作动器线圈输入输出端检测到的电压中提取含有作动器位移变化信息的电压载波分量;然后由位移检测电路解调得到与作动器位移成比例的电压信号,进而实现了磁悬浮作动器位移的自检测;最后,进行了试验。该试验结果与理论计算结果一致,表明了位移自检测方法是可行有效的。     

大功率密度舰船推进电机的隔振系统设计

针对新型舰船大功率密度推进电机低频隔振系统有限元实体建模计算代价大、结构尺寸不定等难题,以某新型推进电机隔振系统设计校核为背景,通过在有限元软件中建立隔振系统简化模型,分析了系统模态、船舶不同姿态下、主机不同工况下轴系对中校核。分析结果与理论模型的对比结果证明:基于有限元简化模型的船舶主机隔振系统研究方法简便可行,可为复杂隔振系统的设计及理论分析提供一种新的建模方法。     

新型准零刚度隔振系统设计与特性分析

针对舰船设备静载质量大和隔振器放置空间有限的情形,首先分析了准零刚度隔振器的原理并对其进行了静力学分析,得到了平衡位置处实现准零的参数条件;然后,运用平均法对准零刚度隔振系统进行动力学分析,得到了系统的幅频响应函数和力传递率;最后,利用控制变量法分析了准零刚度隔振系统隔振性能影响因素。结果表明:与相应线性系统相比,新型准零刚度系统响应峰值低、隔振频带宽。该结论为实际工程应用提供了理论指导。     

船舶动力机械混合隔振系统的优化设计

综合分析了混合隔振的原理,揭示了混合隔振的实质就是被动隔振系统和主动隔振系统的多目标联合优化问题.针对船舶中常用的双层隔振系统,进行了混合隔振优化设计和数值仿真.仿真结果表明,混合隔振技术在船舶动力机械隔振方面有着广阔的应用前景.     

主机气囊隔振系统抗冲击设计

为了改善主机的抗冲击性能,首先基于气囊限位装置的动力学模型,理论分析了系统响应峰值随限位器的间隙、刚度参数变化的趋势;然后,采用数值仿真的方法分析了限位器间隙、刚度、阻尼比和橡胶层厚度对主机隔振系统抗冲击性能的影响,并对主机气囊隔振系统的限位参数进行了设计,结果表明:通过气囊隔振装置限位参数的优化设计,可明显降低主机的冲击响应。     

冲床连杆瓦隔振有限元分析及降噪实验研究

在冲床连杆瓦背部设置弹性元件,可以显著地降低作用于床身的动载荷,阻止振动向床身传递.为了解隔振对床身动态特性的影响,预测其隔振效果,现运用有限元方法,利用SAP91软件对隔振前后的床身一隔振器系统的模态及动力响应进行分析比较,并对阻尼处理后的连杆瓦减振降噪效果进行了实验研究.     

双层气囊隔振装置多目标协同姿态控制方法

针对双层气囊隔振装置高精度姿态平衡控制需求,提出多目标协同姿态控制方法。通过建立双层隔振装置动力学模型、充放气控制等效作用力模型,建立了控制响应特性分析模型。并基于多目标满意优化方法建立了多目标协同姿态控制方法,使得双层气囊隔振装置能够较好地适应上下层气囊隔振装置姿态耦合,实现姿态平衡控制,并可有效抑制结构弹性变形对姿态平衡控制的影响。在双层气囊隔振装置上验证了该控制方法的可行性。该方法将用于某型船舶大型发电机组双层气囊隔振系统,实现双层气囊隔振装置柔性支撑状态下的姿态平衡控制。     

空气弹簧隔振平台姿态模糊控制研究

空气弹簧隔振器在舰船上已经被广泛使用,但是空气弹簧漏气往往造成隔振平台姿态倾斜或者高度下降,严重影响设备的正常工作以及隔振性能.因此,检测漏气情况以及保持平台姿态平稳是空气弹簧隔振系统需要解决的关键技术问题.由于大型设备的空气弹簧隔振平台结构往往非常复杂,很难建立其精确的数学模型,常规的依靠精确模型的控制策略在这里无法奏效.文中分析了空气弹簧漏气对隔振平台姿态的影响,提出了一种漏气快速检测方法,利用模糊控制理论对空气弹簧隔振平台的姿态控制进行了研究和试验.试验结果表明,空气弹簧隔振系统姿态模糊控制技术是完全可行的,效果良好.     

基础阻抗对隔振效果的影响

经典隔振理论评价隔振效果常假定基础为绝对刚性,这在隔振效果评价和测量上带来了很大的问题,导致计算结果偏差很大.针对这一问题推导了柔性基础上的传递率计算公式,讨论了基础阻抗对隔振效果的影响.理论分析表明,柔性基础的基频和质量是影响隔振效果的最重要因素.     

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。     

次级通道估计误差对Fx-Newton算法的影响

Fx-Newton算法在执行过程中需要估计次级通道模型,针对主被动隔振工程应用中次级通道估计存在误差的问题,假设输入信号为正弦信号,建立含次级通道估计误差的Fx-Newton算法结构模型,推导了Fx-Newton算法的稳定性条件,并就相位误差和幅值误差对Fx-Newton算法稳定性和收敛性的影响做了详细阐述。最后对两自由度主被动隔振模型开展仿真研究,验证了理论分析结果。     

双层隔振系统的模糊-PID控制方法

PID算法简单,稳态性能好,但动态性能差.模糊控制方法灵活,适应性强,不依赖于受控对象的数学模型,可以处理系统参数的非线性和不确定性问题,动态性能好,但稳态性能差.为提高双层隔振系统隔离低频结构噪声的不足,将模糊控制理论应用于双层隔振系统,较好地实现了两种算法的结合,弥补了该系统动态性能差的缺陷.仿真结果表明该方法有良好的减振效果.