考慮彈性基礎(chǔ)的作動——傳感一體化的有源隔振系統(tǒng)研究.pdf

1、本文對主動隔振系統(tǒng)中的作動器和控制器進(jìn)行了設(shè)計(jì)、性能仿真及實(shí)驗(yàn)測試，分析了彈性基礎(chǔ)上單層隔振系統(tǒng)的動力學(xué)特性，在此基礎(chǔ)上對單層主動隔振系統(tǒng)進(jìn)行了主動控制仿真及實(shí)驗(yàn)研究。
　　 首先，對慣性式電磁作動器進(jìn)行了動力學(xué)分析，結(jié)果表明作動器的輸出力與氣隙磁場強(qiáng)度及支撐片彈簧剛度有關(guān)。為得到最優(yōu)磁路與片彈簧的設(shè)計(jì)參數(shù)，利用電磁場有限元分析軟件ANSOFT對作動器磁路中的結(jié)構(gòu)參數(shù)對氣隙磁場強(qiáng)度的影響進(jìn)行了仿真，并在有限元分析軟件ANSYS中

2、的結(jié)構(gòu)優(yōu)化模塊完成對片彈簧的優(yōu)化設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上加工出試驗(yàn)樣機(jī)并對其輸出特性進(jìn)行了測試，同時設(shè)計(jì)了一款MEMS加速度計(jì)并將其嵌入作動器內(nèi)形成一體化慣性式作動器。隨后對作動器配套的功放系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并運(yùn)用Multisim8交互式電路模擬軟件對控制電路中的積分電路、移相電路和濾波電路進(jìn)行仿真分析，得到合理的電路參數(shù)并進(jìn)行實(shí)物加工形成集成的控制器，并通過實(shí)驗(yàn)對其特性進(jìn)行了測試。然后，搭建了彈性基礎(chǔ)的單層主動隔振臺架，運(yùn)用傅里葉級數(shù)展開法與有

3、限元仿真得到該系統(tǒng)的振動模態(tài)及振動傳遞特性，并利用激光測振儀對其振動特性進(jìn)行測試，驗(yàn)證了解析方法與有限元仿真的準(zhǔn)確性。最后，通過一系列實(shí)驗(yàn)測試一體化慣性式電磁作動器及控制器對此彈性基礎(chǔ)的單層隔振臺架的振動控制效果。結(jié)果表明：加速度反饋控制在特定的頻率段減振效果達(dá)到10dB，速度反饋控制只在共振頻率處有減振效果，減振量達(dá)到4dB。同時多點(diǎn)控制由于控制系統(tǒng)的耦合性效果遜于單點(diǎn)控制，但整體控制效果明顯。上述控制效果驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的作動器、控制