主動(dòng)-半主動(dòng)混合隔振器設(shè)計(jì)與切換控制研究.pdf

1、近年來(lái)，隨著微納加工與精密測(cè)量等技術(shù)的發(fā)展，微振動(dòng)對(duì)精密加工精度和測(cè)量靈敏度的影響變得十分突出，且具有寬頻帶、微幅值的特點(diǎn)。被動(dòng)隔振放大低頻振動(dòng)，自適應(yīng)性差；半主動(dòng)隔振低頻抑制效果差；主動(dòng)隔振功耗大，高頻易失穩(wěn)。為穩(wěn)定可靠地衰減全頻帶微振動(dòng)，本文結(jié)合壓電堆主動(dòng)隔振低頻特性好和磁流變彈性體半主動(dòng)隔振中高頻特性好的優(yōu)點(diǎn)提出主動(dòng)/半主動(dòng)混合隔振的思想，并通過(guò)理論分析、數(shù)值仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證等方法完成混合隔振器的設(shè)計(jì)、測(cè)試與隔振系統(tǒng)控制策略的綜合，

2、主要工作如下：
　　①利用磁路 Kirchhoff第二定律和 ANSYS有限元分析軟件完成壓電堆/磁流變彈性體混合隔振器機(jī)械結(jié)構(gòu)和閉合磁路的設(shè)計(jì)；搭建壓電堆空載狀態(tài)輸出特性測(cè)試系統(tǒng)和約束狀態(tài)輸出特性測(cè)試系統(tǒng)與磁流變彈性體隔振器加速度掃頻試驗(yàn)系統(tǒng)和力學(xué)性能測(cè)試系統(tǒng)對(duì)混合隔振器在不同工作模式下的動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行測(cè)試，并依據(jù)測(cè)試結(jié)果辨識(shí)出其動(dòng)力學(xué)模型的相關(guān)參數(shù)。
　?、卺槍?duì)1/2精密加工與測(cè)量平臺(tái)系統(tǒng)進(jìn)行理論模態(tài)分析，并通過(guò)模態(tài)試驗(yàn)

3、進(jìn)行驗(yàn)證，進(jìn)而確定其主導(dǎo)模態(tài)；針對(duì)確定激勵(lì)和時(shí)變激勵(lì)，分別設(shè)計(jì)主動(dòng) PID控制器、模糊控制器和因子可調(diào)的模糊自適應(yīng)控制器；搭建了簡(jiǎn)支梁振動(dòng)壓電堆主動(dòng)控制試驗(yàn)系統(tǒng)，研究了單頻正弦激勵(lì)和多頻振動(dòng)激勵(lì)時(shí)不同控制算法下簡(jiǎn)支梁振動(dòng)的衰減效果。所設(shè)計(jì)的主動(dòng)模糊自適應(yīng)控制器不依賴于系統(tǒng)復(fù)雜的數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)不同幅值和頻率的多種激勵(lì)具有自適應(yīng)性。
　?、坩槍?duì)1/4精密加工與測(cè)量平臺(tái)磁流變彈性體隔振系統(tǒng)，推導(dǎo)出適用于隔振系統(tǒng)的半主動(dòng)控制條件，首次完

4、成模糊控制和因子可調(diào)的模糊自適應(yīng)控制等半主動(dòng)控制算法的設(shè)計(jì)，并通過(guò)MATLAB/Simulink數(shù)值仿真和試驗(yàn)驗(yàn)證所設(shè)計(jì)控制器的振動(dòng)衰減性能，同時(shí)與開關(guān)控制進(jìn)行對(duì)比。所設(shè)計(jì)的半主動(dòng)模糊自適應(yīng)控制器不依賴于系統(tǒng)復(fù)雜（非線性滯回）的數(shù)學(xué)模型，并且對(duì)時(shí)變復(fù)雜激勵(lì)具有自適應(yīng)性。
　?、芙⒘?/4精密加工與測(cè)量平臺(tái)混合隔振系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，根據(jù)試驗(yàn)測(cè)試和數(shù)值仿真結(jié)果確定主動(dòng)工作模式、半主動(dòng)工作模式與被動(dòng)工作模式間的切換條件；設(shè)計(jì)出適用于混