柔性基础准零刚度隔振系统动力学特性分析

为解决工程实践中的低频振动问题,提出了利用柔性基础准零刚度隔振系统对其进行隔离的方法。根据舰船装备实际情况,建立了柔性基础准零刚度隔振系统的动力学模型,利用谐波平衡法和平均法对动力学方程进行了求解,得到了谐波力激励下系统的幅频特性曲线和力传递率。研究了不同激励力幅值、质量比和阻尼比对系统隔振性能的影响。仿真结果表明,相比相应的等效线性隔振系统,通过适当地减小激励幅值和适当地增大质量比、阻尼比,柔性基础准零刚度隔振系统具有更优越的低频隔振性能,隔振起始频率较低,振动衰减率较大。

两自由度高静低动刚度隔振系统的广义混沌同步化

针对目前潜艇动力机械系统的线谱控制方法难以实现小能量控制混沌化、变工况下持续混沌化和小振幅混沌化难题,提出了基于状态反馈和开环加非线性闭环耦合的两自由度高静低动刚度隔振系统广义混沌同步化方法。首先,建立两自由度高静低动刚度隔振系统的动力学模型,分析其全局性态;然后,利用Chen系统作为驱动信号,采用Hooke&Jeeves方法优化控制增益,通过状态反馈实现变工况下的持续混沌化;最后,利用开环加非线性闭环耦合的广义混沌同步实现高静低动刚度隔振系统大参数范围和小振幅混沌化。仿真结果表明,虽然基于状态反馈的广义混沌同步能实现两自由度高静低动隔振系统持续混沌化且线谱强度有所降低,但基座的振动幅值相比未混沌化前急剧加大;而基于开环加非线性闭环耦合的广义混沌同步能同时实现两自由度高静低动隔振系统变工况下的持续混沌化和小振幅下的混沌化,不仅能显著降低线谱强度,而且能有效抑制被隔振物体的振幅,解决了一般意义的混沌化方法无法解决的线谱抑制和振动隔离之间的冲突。

准零刚度隔振系统倍周期分岔研究

针对船舶机械隔振系统的特点,建立了准零刚度隔振系统动力学方程.运用谐波平衡法对系统的幅频特性及系统变分方程的稳定性进行了分析,从而得到了系统倍周期分岔点,运用延拓法得到了系统随激励力及准零刚度系统阻尼变化时的倍周期分岔规律.

参数扰动广义混沌同步化线谱控制技术研究

舰船辐射水声线谱是被动声纳进行目标参数估计和类型识别的主要依据,传统的隔振系统无法改变系统线谱特征,对舰船的隐身性能构成了严重危害。根据线谱混沌化原理和舰船隔振系统的特点,提出了参数扰动广义混沌同步化线谱控制方法,能够使系统在小能量条件下转变为混沌运动状态,达到削弱线谱强度和改变频谱结构的目的,数值仿真验证了该方法的有效性。

两自由度非线性隔振系统线谱混沌化控制技术研究

线谱混沌化是提高潜艇声隐身性能的主要手段,但难以实现小振幅下的持续混沌化;同时,非线性隔振系统由于多个吸引子共存,混沌化品质依赖于初始条件和系统参数。为此,利用开环加非线性闭环方法研究两自由度非线性隔振系统的吸引子迁移和线谱混沌化。建立两自由度非线性隔振系统的动力学方程并分析其全局性态,得到系统的全局分岔特性及吸引子共存规律;通过开环加非线性闭环方法实现不同吸引子之间的迁移控制,使系统在不同初始条件下始终运行于基础振动最小的混沌吸引子上;利用开环加非线性闭环耦合方法实现驱动系统和响应系统之间的广义混沌同步,使系统在不同参数下始终处于小振幅持续混沌运动。仿真结果表明该方法具有可行性和稳定性,能实现隐匿线谱信息和保持隔振性能的双重功能。

基于时延反馈精确线性化的QZS系统混沌反控制

针对准零刚度隔振系统(QZS)混沌反控制缺乏有效手段的难题,研究了基于微分几何理论和时延反馈控制实现QZS混沌化方法.讨论了QZS系统实现精确线性化的条件,及时延反馈控制器的设计,并对控制器各个参数对系统动力学特性的影响进行了讨论,研究表明,该方法能够在小能量情况下实现QZS系统的大范围混沌化.

柔性神经网络滑模主动控制技术

针对复杂激励条件下的振动控制,对Jiles-atherton模型的磁致伸缩作动器在双层隔振系统中的主动控制进行了研究。以传统滑模控制为基础,提出一种柔性神经网络滑模控制算法。用正则化方法设计控制器的切换矩阵,建立神经网络权值和柔性映射参数更新学习公式,并将该控制策略应用于双层隔振系统的振动主动控制中。通过单频、多频及随机信号激励进行仿真研究,结果表明:柔性神经网络滑模控制器具有较强的鲁棒性,具有较好的控制效果。

准零刚度系统力传递率特性及实验研究

建立了准零刚度系统的一般理论模型,讨论了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件以及静平衡位置附近力与位移的关系。分析了准零刚度系统的幅频特性、跳跃频率及力传递率的特性,讨论了力传递率随激励力幅值、系统阻尼和系统刚度的变化趋势。设计并搭建了准零刚度试验台架,通过与线性系统的对比验证了准零刚度系统对低频振动隔离影响的优越性。

某星型空压机噪声特性及控制技术研究

针对某星型空压机辐射噪声较大的问题,对其辐射噪声进行了测试,了解了其噪声特性;根据实际情况设计了三型进气系统消声器,并对它们的降噪效果进行了对比分析;通过对消声器内部速度场和压力场进行分析,得到了相应的分布云图,找到了该型消声器的关键作用部位及尺寸,为该型星型空压机的噪声控制提供了有益参考。

投影混沌同步试验研究

针对混沌线谱控制技术遇到的如何在变工况和小振幅条件下实现持续混沌的难题,在理论研究的基础上,根据工程实际,设计了试验台架、线性隔振元件和混沌驱动器,对投影同步进行了试验研究。结果表明,该方法能够使隔振系统在变工况和小振幅条件下稳定地产生混沌响应,控制器具有较强的鲁棒性,因而利用混沌同步降低辐射线谱幅度是可行的。

基于围壳声腔模态的孔腔流噪声特性及控制技术研究

针对围壳孔腔流噪声的控制问题,首先研究围壳孔腔流噪声的产生机理,结果表明围壳腔体声模态是影响孔腔流噪声辐射的主要因素,流噪声作为声源扰动,激发围壳腔体内部各阶声模态,从而使得辐射噪声出现多阶峰值。通过在围壳内部添加隔板可改变围壳腔体模态,抑制腔体对噪声的放大作用,显著降低1阶线谱幅值,对比分析了不同形式隔板对辐射噪声的抑制效果,对在工程实际中改善围壳孔腔流噪声具有一定的指导意义。

车载方舱隔振系统试验研究

为了评估某方舱车隔振系统的减振效果,对其动力学模型进行了分析,并将设计的成品车在C级路面和E级路面上进行了行驶试验,对方舱底部和机柜的三向振动加速度在时域和频域内进行了详细分析.结果表明:所设计的隔振系统对随机振动和冲击均有明显的减振效果,有效地保证了车载精密仪器的可靠性.

混沌序列相空间重构效果评估

应用小波神经网络预测方法对相空间重构效果进行评估。当网络输入的大小等于重构相空间的嵌入维数时,小波神经网络具有良好的预测性能。研究小波神经网络中尺度参数的灵敏度,发现小波尺度过小时,参数对预测结果影响比较明显。在小波尺度参数的更新过程中,需要采用比其他参数更小的学习速率,采用这种学习策略所得到的预测结果明显好。选用Morlet母小波函数进行研究,只有当调节参数γ取值较小时,才可以减少旁瓣的干扰,得到良好的预测效果。

基于点映射胞轨迹法的强非线性系统混沌演化与激变研究

针对强非线性系统混沌演化与激变难以掌握,阻碍线谱混沌化技术工程化应用的问题,采用点映射胞轨迹法对强非线性系统的全局性态进行了研究;研究结果表明:随着激励力幅值的增加,系统经历了不止一次的对称破缺分岔,逆对称破缺分岔过程,系统通过不同形式由周期状态转变为混沌运动状态。

弹性元件压缩量对准零刚度系统特性的影响

建立了正、负刚度弹性元件均具有压缩量时准零刚度系统的一般理论模型,分析了系统在静平衡位置达到准零刚度的条件。在静平衡位置达到准零的情况下,从提高系统稳定性和有效工作范围两方面,分析了正、负刚度弹性元件压缩量对系统刚度特性的影响;讨论了如何调节正、负弹性元件压缩量从而使系统始终处于理想工作状态,对准零刚度系统的工程应用提供了理论指导。

长方体形气囊隔振器试验方法及垂向刚度特性研究

气囊隔振器具有恒定工作高度下通过改变充气压力调节刚度和承载能力,以满足不同设备隔振需求的特性。分析了该特性对其性能试验方法的影响,针对气囊隔振器载荷-变形曲线呈封闭迟滞状,提出了基于多项式拟合的静刚度计算方法,采用恒定载荷激振对气囊隔振器动态性能展开试验研究,并以某型带嵌入撑条的橡胶-帘布长方体形气囊隔振器为试样,进行了静、动态性能试验。试验结果表明,长方体形气囊隔振器额定载荷以及额定载荷作用下的静刚度、动刚度与囊内充气气压之间基本成线性关系。并且,不同充气压力下,气囊隔振器与相应额定承载质量组成的系统在垂直方向上固有频率差别很小。

双层隔振系统隔振性能分析

[目的]研究准零刚度隔振器各系统参数对隔振性能的影响,可为其应用于隔振系统提供攻关方向。[方方法]以线性隔振、准零刚度隔振组成的双层隔振系统和两自由度等效线性隔振系统为对象,分别建立动力学模型;采用平均法推导谐波力激励条件下2个系统的功率流传递率,证明前者比后者有更好的隔振性能,并提出增强双层隔振系统隔振效果的方法。[结果]研究表明,双层隔振系统第2阶共振频率对应的功率流传递率最大值小于1,意味着其在第2阶共振频率附近范围内仍具有隔振效果,从而克服了两自由度线性隔振系统的缺点。[结论]双层隔振系统可通过适当减小阻尼比、质量比和刚度比来提高其隔振性能,且比等效线性隔振系统的低频隔振性能更好。

准零刚度隔振系统吸引子迁移控制研究

以准零刚度隔振系统为对象,建立动力学模型,画出分岔图研究吸引子共存现象,并利用点映射方法分析共存吸引子的吸引域。在共存吸引子的吸引域之间建立一条目标轨道,分别采用开环、闭环和开环加闭环控制方法使系统迁移至目标轨道,实现系统吸引子迁移控制。同时,对开环加闭环控制方法的稳定性和可行性进行了分析。仿真结果表明:该系统同时存在两个稳定的不同振幅的周期1吸引子,开环和闭环控制方法难以使系统迁移至目标轨道,无法实现吸引子迁移控制;开环加闭环控制可使系统沿着目标轨道在两个周期1吸引子的吸引域之间进行迁移,当其运行在较大振幅的周期1吸引子上时,可控制系统迁移至较小振幅的周期1吸引子上,从而实现减振降噪。该方法为提高非线性隔振系统的隔振效果提供了新的思路。

三磁体型隔振器的性能分析和实验研究

针对潜艇机械设备的低频隔振难题,提出了一种三磁体型隔振器。通过等效磁荷法建立了矩形磁铁的磁力和刚度解析模型,并对矩形磁铁的结构参数进行了优化设计;利用矩形永磁铁提出了一种三磁体型隔振器,通过曲线拟合得到了刚度的近似表达式,建立了隔振系统的动力学方程,利用谐波平衡法得到了主共振响应的一次近似解析解,探究了激励幅值和阻尼比对系统力传递率的影响;搭建了三磁体型隔振器试验台,对三磁体型隔振器进行了激振实验分析,测定了不同工况下的力传递率,并与相应线性系统进行对比。结果表明,三磁体型隔振器具有高静低动的刚度特性,有效降低了共振区域的共振峰值,为提高潜艇机械设备振动的低频隔离效果提供了一种新的思路。

混沌振动Lyapunov特征指数重构演化矩阵算法

针对Lyapunov指数计算过程中,邻近点对演化难以有效刻画混沌轨道在相空间不同方向的动态特性问题,本文研究了混沌重构相空间中映射矩阵的构造方法,推导了混沌振动实测时间序列重构相空间中Lyapunov特征指数演化矩阵算法表达式,分析了轨道演化过程中切空间级联矩阵对参考点邻域的拉伸折叠作用,揭示其特征向量方向是邻域变形的方向、奇异值大小对应特征方向上邻域拉伸和压缩的大小。构造了包含映射值域和定义域的增广矩阵,通过微扰法分析了计算过程的误差。计算结果表明,应用重构演化矩阵算法能够有效提取混沌时间序列最大Lyapunov指数。设计了非线性混沌振动实验装置,证实了该方法的有效性。