基于动力吸振原理的低频多模态抑振器设计

为实现结构低频振动控制,基于动力吸振(dynamic vibration absorber, DVA)原理设计了一种多模态抑振器。为研究吸振器阵列与抑振器阵列的抑振效果,建立了附加动力吸振器阵列四边简支板的动力学耦合模型,验证了动力吸振器阵列的振动控制效果;提出了以橡胶板-质量块、橡胶基体-金属柱壳为主要组成结构的多模态低频抑振器,从理论上计算了其各组成结构的轴向共振模态频率,并以动力吸振器参数为基准对抑振器几何参数和材料参数进行了调整,最终通过仿真和实验验证了抑振器阵列振动控制效果。结果表明:当吸振器阵列或抑振器阵列布置位置覆盖结构主要模态下最大变形位置时即可达到最佳控制效果;吸振器阵列与抑振器阵列均有一定的振动控制效果,与吸振器与受控对象间为点接触不同,面接触放大了阻尼在振动控制中的作用,因此抑振器阵列的振动控制效果更为明显。

复合自由度波导抑振器的振动声辐射模态

针对附连在无限大障板上的复合自由度波导抑振器(Combined DOF Waveguide Suppressor),用等效的Timoshenko梁理论描述了它的自由振动并确定了该问题的精确解.基于声辐射模态理论研究了波导抑振器声能量辐射和声场中声能量传递的性质;给出了用声强形式表示的声能量辐射模式和声能量传递模式.结果表明,表面声强和空间声强可以分成两部分,一部分将辐射的能量传递到远场;另一部分表现为抑振器本身与外部流场之间能量的交换.

阻抗管中多自由度波导抑振器的声辐射

多自由度波导抑振器通过自身的运动来抑制弹性基板中弯曲波的传播,但其自身的运动也将引起声波向周围介质辐射。为了定性研究其声辐射性能,在物理建模时,将波导抑振器视为由一个单极子共振器(类似于Helmholtz共振器)和一个偶极子共振器复合而成的结构。单极子共振器通过一根弹性细杆连接在弹性基板上。在外界振动的激励下,单极子共振器产生一个振荡的体积速度,偶极子共振器产生一个振动的偶极子弯矩。它们都将在介质中引起相应的声辐射。由于该模型具有损耗阻尼,因而可以耗散部分振动能量。同时,在单极子共振器的共振频率处,受激振动声辐射将出现峰值,而在偶极子共振器的共振频率处,由于受弯矩阻抗特性的影响,该频段的受激振动声辐射将产生一个阶跃。水声阻抗管中的试验研究证实了这一结果。

多自由度波导抑振器平面阵列的吸声性能研究

多自由度波导抑振器具有吸收低频入射声波的功能。研究了由波导抑振器阵列等效成的单极子-偶极子共振器复合阵列的声学散射问题,研究表明当共振器具有特定的阻尼值时,该多自由度波导抑振器阵列可以成为一个有效的声吸收器。根据布列霍夫斯基赫分层介质中波的相关理论,把波导抑振器阵列层等效成某个特性阻抗的均匀介质层,并数值分析了波导抑振器敷设在水下结构物表面后的吸声性能,得到了吸声性能和共振器阻尼系数,抑振器分布周期的关系。

复合多自由度波导抑振器的抑振特性研究

复合多自由度波导抑振器通常敷设在动力设备的壳体上,以抑制壳体的弯曲波振动和声辐射。所提出的"缩减特征值法"能有效预报波导抑振器本身受激振动后对壳体的抑振特性。该动力分析方法针对无波导抑振器的壳体结构进行模态分析,只需要通过一次计算就可获得复合结构的动力响应。该方法的优点是:第一,在得到复合结构的共振响应后,直接叠加起来得到宽频带上的动力响应;第二,考虑了波导抑振器扭转和摆动的转动惯量的影响。对应的数值模拟计算表明,"缩减特征值法"正确地预报了波导抑振器的共振频率,而且在宽频带上也基本反映了多自由度波导抑振器对弯曲波的抑振特性。

基于FPGA的磁流变抑振器控制系统设计

为满足井下智能控制系统高速采集振动信号,减小测控系统电路体积,提高振动信号测量精度,同时获得多片加速度计读数,可进行高速浮点运算,具有硬件乘法器并且具有丰富的总线接口的要求,设计了基于可编程逻辑设计工具FPGA的模糊PID控制器的磁流变抑振系统。为确保实现智能控制系统的合理管控,采用了LIS2DH三轴加速度计模块,并针对LIS2DH三轴加速度计与PID控制系统设计了相应的控制模块。结果表明:基于FPGA的磁流变抑振器控制系统能够充分利用FPGA芯片的特性,同时利用模糊自适应PID算法优势,实现磁流变抑振器对井下管柱的实时抑振功能。另一方面,在Quartus II中编写被控模型以便仿真验证,在Modelsim中进行各模块的波形仿真,验证了该系统设计的正确性。

基于扩张状态观测器的轧机振动抑振器研究

轧机振动是一种机电液界耦合的"幽灵"式振动,而目前现场针对轧机振动的抑振手段是以调节轧机参数为主的抑振方法,鉴于此,提出一种轧机振动抑振方法。利用扩张状态观测器估计轧机振动外扰和系统不确定参数并将其视为总和扰动;将总和扰动转化为伺服阀的等效输入,再将等效输入实时地补偿到伺服阀控制信号中以达到抑振目的。此抑振器可以作为模块化嵌入到原控制系统中,仿真结果表明,该抑振器针对三种经常出现的轧机振动现象均有良好的抑振效果。

低频抑振器用于抑制水下薄板振动和声辐射的研究

为研究低频抑振器对流体中板结构的减振降噪性能,建立了考虑流固耦合的水下板结构声振仿真模型。通过对比有限元结果与理论解,验证了所采用的有限元仿真方法的可行性。分析了低频抑振器的材料和结构参数对简支板振动声辐射的影响,结果表明:低频抑振器有较宽的抑振频段,具有抑制结构中弯曲波传播的特性;黏弹性材料对低频抑振器减振降噪性能有重要作用,损耗因子增大对低频抑振器效果有利;增大杨氏模量会使结构在高频的振动和声辐射峰值降低,但并非杨氏模量越大整体效果越优;增加质量和低频抑振器高度有利于改善低频抑振器低频时的性能;改变空腔直径会同时改变低频抑振器的质量、刚度和阻尼,选择空腔直径要综合考虑这些参数变化带来的影响。

双连杆柔性臂机器人的模糊补偿滑模控制

提出了宏微双重驱动双连杆柔性臂机器人递阶控制系统结构,下层为根据柔性臂刚性模态 设计的实现关节角位置控制的滑模算法和压电陶瓷抑振器,上层为根据关节角误差信号和滑模函数 变化趋势建立的模糊推理表用以确定对滑模控制律的修正。借助自动机模型分析了系统的稳定性, 将控制律在包含柔性模态的完整柔性臂机器人模型上进行计算机仿真,取得了满意的结果。

现代连轧机耦合振动抑制重要进展

阐述五十多年以来连轧机振动问题提出、研究内容、研究进展和研究展望。通过现场测试发现连轧机存在垂扭耦合振动、液机耦合振动、弯扭耦合振动和机电耦合振动现象;然后通过理论研究、仿真分析也证明了连轧机耦合振动的存在及特征规律;最终确定了连轧机振动性质为机电液界多态耦合振动。据此开发了抑制连轧机耦合振动的通用技术,发明了"连轧机耦合振动解耦抑振器"并在某连轧机组上成功应用,取得了良好的抑振效果。

连轧机振动控制重要进展综述

阐述连轧机振动控制的新思路和对策。提出了轧机存在垂扭耦合振动、液机耦合振动、弯扭耦合振动和机电耦合振动现象。确定了轧机振动性质为机电液界多态耦合振动,找到了抑制轧机振动的通用技术,发明了"轧机耦合振动解耦抑振器"并在某连轧机组上成功应用,取得了良好的抑振效果。