两自由度动力吸振器的频响函数与有限元分析

以两自由度动力吸振器为实例,采用Matlab软件绘出不同阻尼所对应的系统传递函数的Nyquist图像.借用有限元分析软件ANSYS对动力吸振器进行谐波响应分析,得出系统在不同频率下的动态响应并讨论响应量(通常是位移)与频率之间的关系.同时动力吸振器系统自身的物理特性对其动态特性有影响.这能使设计者在设计产品的过程中全面地处理振动问题,以得到最优动态性能的系统.     

随机振动动力吸振器最优参数的计算

对主振动系统分别受外力激励和基础激励的随机振动动力吸振器进行分析比较,以主质量位移方差最小作,邮两类基于随机振动的动力吸振器最优参数的计算公式,通过算例分析,吸振效果明显,证明所给公式是有效的,这对动力吸振器的设计计算和使用选择具有理论指导意义。     

主动式磁流变液阻尼动力吸振器的优化设计

通过理论研究建立主质量和动力吸振器组成的力学模型及大量的数值计算,用优化设计的方法获得最佳吸振效果的吸振器的安装位置和质量、阻尼系数和刚度系数的变化范围.利用有限元分析软件ANSYS求得系统受随机激励时的结构响应和频率分量,建立主动式动力吸振器的设计理论和方法.     

主动式动力吸振器的振动控制研究

从能量角度分析主动式动力吸振器的工作原理,推导出系统的振动响应和主动控制力系数表达式.通过算例,分别绘出了主动控制力系数、主动控制力、结构振幅与外激励频率之间的关系曲线.研究表明,主动式动力吸振器的控制频带范围较宽,主动控制的能量转移对控制结构振动效果较明显,且系统转移的能量随主动控制力的增大而增大.     

称重设备仿观测器控制系统设计

运用现代控制理论中的观测系统,设计了一种由proportion integral derivative(PID)控制器和观测系统组成的新型控制系统,通过计算称重系统的能观性,证明此控制系统可以适应特征根为实数或复数的不同称重系统,相较传统的PID串联控制器具有更好的普适性.利用观测系统与原称重系统输入相同、传递函数相似的特点,将系统的传递函数简化为只有基础系统传递函数G(s)和PID控制器传递函数C(s)组成的函数.用Matlab建立了相应的仿真模型,利用根轨迹法得到控制系统的根轨迹曲线和输出信号曲线,仿真结果表明这种控制系统可使反应时间缩短约75%.     

叠加激励下的时变时滞反馈减振控制

时滞动力吸振器是一种将时滞反馈力作为主动控制力的主动吸振器。当系统受单个激励力作用时,时滞动力吸振器能够对系统的振动响应起到很好的控制效果,但当多个频率不同的激励力同时作用时,时滞动力吸振器的控制效果并不明显。针对上述问题,文中提出了"等效频率"概念和时变时滞反馈控制方法。通过计算激励力的等效频率,据此对时滞反馈控制力进行实时调整,使时滞动力吸振器可以对多个同时作用的激励作出有效应对,从而有效控制主系统的振动响应。文中首先利用精细积分法,将系统振动微分方程变为精细积分方程形式,以此将连续时间区间上的多个同时作用的激励力变为各个离散时间区间内与叠加激励具有相同作用效果的正弦激励力;然后计算得出离散时间区间内正弦激励力的频率,并根据计算结果调整时滞动力吸振器参数与系统参数,据此计算各时间区间内的时滞反馈控制力;最后,以二自由度时滞动力吸振器减振模型为例,以主系统的各项振动响应为仿真对象,对主系统振动响应的时域进行仿真研究。研究结果表明,比于定值时滞反馈动力吸振器控制,在时变时滞反馈动力吸振器控制下,主系统振动位移、振动速度与振动加速度分别减少了96.4%、95.9%和97.1%,说明在时变时滞反馈控制下,结构主系统的振动响应得到了有效的控制。     

主动式磁流变液阻尼动力吸振器的优化设计

通过理论研究建立主质量和动力吸振器组成的力学模型及大量的数值计算，用优化设计的方法获得最佳吸振效果的吸振器的安装位置和质量、阻尼系数和刚度系数的变化范围．利用有限元分析软件ANSYS求得系统受随机激励时的结构响应和频率分量，建立主动式动力吸振器的设计理论和方法．     

基于音圈电机的电梯水平振动主动控制仿真

电梯运行中导轨不平引起的水平振动会影响舒适性。为了有效抑制电梯振动,以音圈电机为作动器,使用振动主动控制,建立音圈电机和电梯水平振动的数学模型。布置传感器和作动器的位置,将位移、速度和加速度的比例反馈组合为PID控制器,使用Matlab/Simulink对控制器进行参数整定;并对电梯水平振动主动控制系统进行仿真分析。仿真结果表明在共振频率处的振动位移得到大幅抑制,同时随机振动激励下的振动位移有明显减小。     

分数阶时滞动力吸振器对主系统振动影响

为了研究分数阶时滞动力吸振器对主系统振动的影响,仿照整数阶导数的时滞动力吸振器的设计原理,提出了一种分数阶导数的时滞动力吸振器吸振理论。通过对高哲法的逆向推导,研究分数阶时滞动力吸振器的固有频率与反馈增益关系的确定方法,该方法可以在频率变化的情况下,允许分数阶时滞动力吸振器的固有频率实时跟踪外激励频率而变化。研究发现在保证主系统和动力吸振器稳定的情况下,在一定时滞范围内,通过增加动力吸振器的时滞量可以减小主系统的振动幅值。通过数据仿真分析证明了这种新方法确实可行,吸振器减振效果明显,振动源在加入新型动力吸振器后振动减少了99%左右,几乎将振动完全吸收;在被动型动力吸振器吸振效果降低时,新型的动力吸振器仍然能达到83%的吸振效果。     

橡胶阻尼式动力吸振器固有频率测试方法分析

考虑到橡胶元件的动刚度与激振振幅和激振频率有关,研究了不同激振形式下不同激励频率和激振幅值对橡胶阻尼式动力吸振器固有频率测试结果的影响.通常情况下,动力吸振器的固有频率的测试只考虑频率相关性,忽略了幅值相关性.文中分别采用恒振幅激振、恒加速度激振、随机加速度激振、脉冲激振和力锤敲击激振,对一橡胶阻尼式动力吸振器的固有频率进行了测试分析,给出了不同激振形式下动力吸振器的固有频率的测试值.结果表明:激振幅值对动力吸振器的固有频率的测试结果影响很大,目前一些企业采用的用力锤激振方法测试得到的橡胶阻尼式吸振器的固有频率并不能很好地表征动力吸振器的固有频率.文中结果为在真实振动工况下动力吸振器的固有频率的选择提供了依据.     

基于负刚度的高速动车组二维动力吸振器研究

研究基于加速度的二维动力吸振器的理论模型,提出基于车体刚性振动的二维动力吸振器控制方法,设计同时吸收车体点头、浮沉振动的二维动力吸振器.针对二维动力吸振器安装所需低动刚度要求,利用碟形弹簧的负刚度特性,设计了用于安装二维动力吸振器的高静刚度低动刚度减振元件.建立高速动车组垂向动力学非线性模型,分析二维动力吸振器对车体振动的作用.研究结果表明,二维动力吸振器可以有效抑制车体浮沉、点头振动,提高运行平稳性.     

参数变异对动力吸振器动态性能的影响

采用蒙特卡罗方法,针对参数的随机变化对动力吸振系统动态性能的影响进行了定量分析.结果表明,在系统的动力学参数中,主系统和动力吸振器质量系数的变异对动力吸振系统的动态性能影响最大,变异的增大会使动力放大系数峰值前移,即在较低的激振频率下便产生共振,产生共振的激励频率的带宽大幅增加.随刚度变异的增加,且多倍放大系数的频率范围也明显扩大.而阻尼参数的变异对动力吸振系统动态性能的影响相对较小.参数耦合变异时,P和Q两个峰值拐点逐渐消退,并逐渐出现新的峰值,动力吸振器的动态性能已远离最优状态.比较发现,优化后动力吸振系统的动态性能有较大改善,不仅在振幅上有所减小,而且能适应更大的变异.     

张力弦-永磁动力吸振器理论及试验研究

为了实现转子系统振动抑制,设计了一种适用于旋转机械的张力弦-永磁刚度动力吸振器.利用张力弦结构的拉力-刚度可调特性,实现吸振器的频率可调;又引入永久磁铁构成的刚度机构,使得吸振器整体结构与转子系统相互分离.对转子-动力吸振器系统进行动力学建模和仿真分析,研究了吸振器的工作特性,又进行试验研究证明理论研究的正确性.研究结果表明,该吸振器可以达到转子系统振动抑制的效果,在永磁刚度机构磁铁间距小时吸振器效果好且更加稳定.     

直线一级倒立摆的PID控制方法研究

直线一级倒立摆控制系统是控制理论研究的典型实验平台之一,它具有非线性、不确定性和开环不稳定性等特点.首先对直线一级倒立摆系统进行分析,建立其数学模型;其次由系统的传递函数设计出该系统的PID控制器;然后通过MATLAB仿真软件中的M模块建立其该系统的PID控制器模型;最后通过调节合适的PID参数来控制直线一级倒立摆系统的平衡性,并通过其响应曲线来验证所提出的算法和模型的正确性.     

基于数字PID控制器的伺服控制系统

本文提出了一种基于数字PID控制器的伺服控制系统。首先调整了位置模式下伺服电机驱动器参数,得到了理想的电机速度特性曲线。在此基础上进行了伺服电机及驱动器的模型测定,由此得出整个伺服控制系统的传递函数,并在假设有干扰的情况下对PID参数进行整定。给出了带有特殊功能的数字PID控制器的理论模型,通过VC及VB编程进行实际验证。     

柔性喷雾机底盘电液作动器的模糊PID控制

【目的】为了满足复杂农林环境下植保喷雾作业需求,需要解决喷雾机底盘电液作动器采用传统PID(proportional integral differential)控制器控制参数难以自适应调整,以及模糊PID混合控制器难以制定切换策略的难题。【方法】建立了电液作动器系统的几何模型、数学模型和物理模型,采用有限单元法对其进行了结构静力学分析和优化设计; 采用正开口三位四通电磁比例换向阀作为控制元件,设计了模糊PID控制器,并采用MATLAB/SIMULINK进行了控制器建模和仿真,比较了3种控制器的控制效果。【结果】将底盘两横轴直径分别增大10 mm,电液作动器液压缸和活塞杆直径分别增大5 mm,横轴和电液作动器的最大变形量分别减小到4.6 mm和1.1 mm,可满足底盘支撑强度要求; 采用模糊PID控制器控制电液作动器比其他两种控制器有更好的综合特性,其上升时间、调整时间、绝对累积误差和绝对时间累积误差在电液作动器上升运动和下降运动中的取值分别为0.099、0.251、0.013、0.005 s和0.088、0.267、0.009、0.013 s,模糊PID控制器的多项控制指标值均有较明显降低。【结论】模糊PID控制器用于喷雾机底盘电液作动器的位置跟踪控制有更高的控制精度和更快的响应速度。     

磁流变弹性体扭转吸振器设计与动力学仿真

研制了一种以磁流变弹性体为核心智能控制元件的半主动扭转动力吸振器,基于扭转方向上的动力吸振器消振原理,设计了扭转动力吸振器的基本结构.对吸振器进行磁路仿真分析,保证强闭合磁场能够有效控制磁流变弹性体刚度;利用有限元软件进行吸振器动力学仿真,保证了吸振器固有频率对外界激励频率的有效跟随,以实现吸振效果.将吸振器安装在传动系统对应位置,进行传动系统振动响应仿真分析,结果表明动力吸振器能够有效削减传动系统的瞬态波动转矩.提出的磁流变弹性体半主动扭转动力吸振器为旋转机械系统减振应用提供了一种新的思路.     

球杆系统的PID控制方法研究

在控制理论的研究中,球杆系统是典型的研究对象之一.首先对球杆系统进行分析,对它建立数学模型;接着通过系统的传递函数设计其PID控制器;然后通过在Matlab软件中的Simulink模块建立球杆系统的PID控制器;最后通过调节PID的控制参数选择最优的PID控制器,并通过其对应的响应曲线验证所提算法和模型的准确性.     

电磁动力吸振器式转子在线监测方法研究

电磁动力吸振器具有重大的工程应用价值。在给出转子＋电磁动力吸振器系统模型的基础上，采用输出调节器理论，设计了电磁动力吸振器控制系统，实现了控制系统的主要目标：在指定的多个频率位置，将转子的不平衡响应减为零，而在其余较宽的频率范围内，抑制了不平衡响应的水平，使之处于非共振量级。因此，用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。在此基础上，因为在电磁动力吸振器控制系统的设计中，构造了反映不平衡力的状态量及其观测器，所以还可以利用状态观测器获得转子的不平衡信息，买现不平衡量的识别，从而给出了用电磁动力吸振器进行不平街识别的方法。该方法的提出，有益于在线监测转子的不平衡状态、及时诊断故障以及无试转的平衡。     

基于电磁作动的主动吸振器的力特性

以电磁铁为作动器,提出了一种新型电磁式主动吸振器,并对其力特性进行了研究。首先,建立了作动器的电磁力数学模型;然后,基于作动器的电磁力数学模型,建立了主动吸振器的运动学方程,并对其电磁力和驱动力特性进行了分析;最后,考虑到主动吸振器在实际工作中产生的驱动力与理想驱动力之间存在不可避免的偏差,对实际驱动力与理想驱动力存在一定的幅值、相位和频率差时对主动吸振器减振效果的影响进行了理论分析,并搭建了简支平板试验台,对理论分析结果进行了试验验证。结果表明:实际驱动力与理想驱动力的幅值、相位差越大,减振效果越差;当实际驱动力与理想驱动力存在频率差时,主动吸振器无减振效果。