復(fù)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(fù)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(jié)構(gòu)二維波動效應(yīng)的柔性基礎(chǔ)單層隔振系統(tǒng)模型，推導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)振動特性和中間板結(jié)構(gòu)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(zhì)量分布參數(shù)的中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)模型，推導(dǎo)了系統(tǒng)動態(tài)特性傳遞矩陣，分析了中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)的功率流傳遞特性。建立了斜置中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)主

2、被動控制模型，分析了系統(tǒng)在復(fù)雜激勵下的響應(yīng)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(dǎo)納測量和隔振系統(tǒng)試驗?zāi)B(tài)分析。具體內(nèi)容如下:
　　建立了考慮結(jié)構(gòu)二維波動特性的單層隔振系統(tǒng)模型，以導(dǎo)納/阻抗綜合法推導(dǎo)了系統(tǒng)功率流傳遞動態(tài)特性方程，分析了系統(tǒng)在復(fù)雜激勵下的響應(yīng)特性和功率流傳遞機理;結(jié)合有限元仿真，與理論分析結(jié)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(yīng)。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(chǔ)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(chǔ)的功率流較高，幾與復(fù)合激勵作用時相同;基礎(chǔ)板截面橫向振動所攜帶的能量最高。
　　建立了計及中間板結(jié)構(gòu)彎曲振動的雙層隔振系統(tǒng)模型，推導(dǎo)了系統(tǒng)功率流表達式，分析了中間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)彈性振動和基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)彈性振動不可忽略，中間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)和支承基礎(chǔ)在高頻域模態(tài)密集，二者彈性振動產(chǎn)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(dǎo)致中間結(jié)構(gòu)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(zhì)量分布參數(shù)的中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)模型，以傳遞矩陣法推導(dǎo)了柔性基礎(chǔ)多支承中間質(zhì)量隔振系統(tǒng)動態(tài)特性方程，分析了中間質(zhì)量對隔振器駐波效應(yīng)的改善作用;建立斜置中間質(zhì)量

5、隔振系統(tǒng)主動控制模型并推導(dǎo)了系統(tǒng)動態(tài)特性方程，分析了復(fù)雜激勵下中間質(zhì)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(chǔ)功率流最小化、中間質(zhì)量垂向速度最小化和中間質(zhì)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(zhì)量可有效改善隔振器的波動特性;在隔振器中間安裝質(zhì)量塊，隔振器駐波頻率提高，減少了目標頻段內(nèi)隔振器駐波效應(yīng)導(dǎo)致的輸入基礎(chǔ)能量增加現(xiàn)象，同時避免隔振器駐波效應(yīng)與承載基礎(chǔ)在目標

6、頻域內(nèi)的耦合振動;中間質(zhì)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(zhì)量塊對稱布置產(chǎn)生多個峰值略低的低頻剛體模態(tài)，非對稱布置將導(dǎo)致基礎(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)單層隔振系統(tǒng)動態(tài)特性試驗臺，進行了功率流傳遞