復雜隔振系統(tǒng)主被動控制分析與試驗研究.pdf

1、針對工程中的復雜隔振系統(tǒng)的主被動控制，進行理論分析和實驗研究。建立了考慮結構二維波動效應的柔性基礎單層隔振系統(tǒng)模型，推導了系統(tǒng)動態(tài)特性方程，研究了系統(tǒng)功率流傳遞機理。建立了計及中間結構彈性振動的雙層隔振系統(tǒng)模型，深入研究了雙層隔振系統(tǒng)結構振動特性和中間板結構彎曲振動對雙層隔振系統(tǒng)性能的影響。建立了計及隔振器質量分布參數(shù)的中間質量隔振系統(tǒng)模型，推導了系統(tǒng)動態(tài)特性傳遞矩陣，分析了中間質量隔振系統(tǒng)的功率流傳遞特性。建立了斜置中間質量隔振系統(tǒng)主

2、被動控制模型，分析了系統(tǒng)在復雜激勵下的響應特性，研究了考慮輸出約束時不同控制策略的主動控制效果。搭建了柔性隔振系統(tǒng)動態(tài)特性試驗平臺，進行了功率流傳遞特性測試、加速度導納測量和隔振系統(tǒng)試驗模態(tài)分析。具體內容如下:
　　建立了考慮結構二維波動特性的單層隔振系統(tǒng)模型，以導納/阻抗綜合法推導了系統(tǒng)功率流傳遞動態(tài)特性方程，分析了系統(tǒng)在復雜激勵下的響應特性和功率流傳遞機理;結合有限元仿真，與理論分析結果進行對比，進一步分析了系統(tǒng)模態(tài)特性和耦合

3、效應。算例分析表明:系統(tǒng)剛體模態(tài)共振是低頻隔振效果降低主要誘因;基礎彈性模態(tài)的激發(fā)引起系統(tǒng)高頻隔振效果下降;傾倒力矩作用所引起的輸入基礎的功率流較高，幾與復合激勵作用時相同;基礎板截面橫向振動所攜帶的能量最高。
　　建立了計及中間板結構彎曲振動的雙層隔振系統(tǒng)模型，推導了系統(tǒng)功率流表達式，分析了中間結構彈性振動對雙層隔振系統(tǒng)振動隔離效果的影響，研究了中間結構彈性振動和基礎結構振動之間的耦合特性，并通過有限元仿真進行了驗證。算例分析表

4、明:隨著頻率升高，中間結構彈性振動不可忽略，中間結構彈性振動將引起系統(tǒng)高頻域振動能量傳遞的增加;中間結構和支承基礎在高頻域模態(tài)密集，二者彈性振動產生耦合作用嚴重影響雙層隔振系統(tǒng)的隔振性能;隔振支承的非對稱布置將導致中間結構更多彈性模態(tài)的激發(fā)，降低隔振效果。
　　建立了計及隔振器質量分布參數(shù)的中間質量隔振系統(tǒng)模型，以傳遞矩陣法推導了柔性基礎多支承中間質量隔振系統(tǒng)動態(tài)特性方程，分析了中間質量對隔振器駐波效應的改善作用;建立斜置中間質量

5、隔振系統(tǒng)主動控制模型并推導了系統(tǒng)動態(tài)特性方程，分析了復雜激勵下中間質量隔振系統(tǒng)功率流傳遞特性，考慮作動器輸出約束，研究了輸入基礎功率流最小化、中間質量垂向速度最小化和中間質量垂向輸入力最小化三種控制策略的主動控制效果，分析了輸出約束對系統(tǒng)性能的影響。算例分析表明:中間質量可有效改善隔振器的波動特性;在隔振器中間安裝質量塊，隔振器駐波頻率提高，減少了目標頻段內隔振器駐波效應導致的輸入基礎能量增加現(xiàn)象，同時避免隔振器駐波效應與承載基礎在目標

6、頻域內的耦合振動;中間質量越大，對高頻隔振效果的改善作用越好;將多組不同重量的中間質量塊對稱布置產生多個峰值略低的低頻剛體模態(tài)，非對稱布置將導致基礎更多高頻模態(tài)被激發(fā)，高頻隔振效果惡化;主動控制的引入可有效降低支承基礎的能量輸入;無約束控制可實現(xiàn)隔振效果的最優(yōu)化，但對作動器輸出性能要求過高，不具備可行性;施加輸出約束可同時兼顧作動器的性能，實現(xiàn)較大程度的隔振性能提升。
　　搭建了柔性基礎單層隔振系統(tǒng)動態(tài)特性試驗臺，進行了功率流傳遞