混合振动控制技术的研究

混合振动控制是将主动振动控制和被动振动控制同时应用于被控结构,充分利用它们各自的优点,达到最佳的隔振效果。概述了混合振动控制的发展和应用,分析了混合振动控制的特点、构成以及主动振动控制和被动振动控制中的关键技术,阐述了这些技术的研究进展。混合振动控制策略在工程应用中最具有发展前途,对理论和技术应进一步深入地研究。

气浮溜板的混合振动控制研究

提出了溜板的混合振动控制。由于对作动器的特殊要求,研制了新型的主动空气轴承作动器。控制策略采用神经网络-PID控制。实验结果表明了混合振动控制的有效性。

抗震结构振动混合最优控制

利用“瞬态最优控制”理论、泛函极值理论和梯形积分公式 ,导出了状态空间内的混合控制结构的最优控制算法 ,随后以结构在某瞬时的能量以及外界输入能量之和为性能指标函数 ,在构型空间内直接从结构运动微分方程导出基于 Newmark直接积分法的瞬态最优闭环控制算法 ;对于带主动控制机构的混合控制 ,给出了求最优控制力时用到的权阵 Q的选择 ;在数值模拟分析的基础上 。

柔性连杆机构振动主被动混合控制研究

首次提出对柔性连杆机构振动采用主被动混合控制的方法。导出了粘贴压电材料和粘弹性材料的构件的有限元方程，应用常增益微分控制器对柔性机构振动主被动控制方法进行了分析研究。讨论了粘弹性材料层的厚度对控制输入和控制效果的影响，最后对一柔性机构振动响应的控制进行了计算机仿真，证明了本文方法的有效性。

混和输入整形控制策略快速抑制机器人振动

当多模态系统中各个模态的振动幅度和共振频带宽度差异明显时,正脉冲多模态输入整形器在有效减小残余振动的同时却增加了系统响应时间,而负脉冲混合多模态输入整形方法可解决该问题。介绍了其控制策略的基本原理和一个3-DOF并联机器人,并构造6种减小该机器人前2个模态振动的负脉冲混合输入整形器。使用仿真获得了各种负脉冲混合两模态输入整形器(NHTIS)的振动响应曲线,分析了其响应时间和抑制振动的能力,并分别与正脉冲、负脉冲两模态输入整形器对比。结果表明NHTIS能在减小多模态残余振动的同时提高系统响应速度。

负脉冲混合多模态输入整形器抑振鲁棒性分析

鲁棒性是评估输入整形器抑振能力强弱的重要指标,可通过分析灵敏度曲线获得。描述了一种新型负脉冲混合多模态输入整形控制策略的构建方法与鲁棒性分析原理。建立六种负脉冲混合两模态输入整形器抑制一种3-DOF机器人的残余振动,通过仿真分析了它们前两个模态的抑振频带宽度与频率误差范围,并分析了各种多模态输入整形器的抑振特性和选用原则。结果表明,采用新型控制策略建立的输入整形器NZVD-NEI的鲁棒性最好,且脉冲类型的变化和混合控制策略的应用将改变多模态输入整形器的鲁棒性,NZV-NZVD输入整形器对这种3-DOF机器人抑振的综合性能最好。

用于直升机舱内降噪的智能周期撑杆研究

直升机主减速器内的齿轮啮合引起的中高频振动是直升机舱内噪声的主要来源之一,通过设计具有隔振性能的减速器撑杆可以有效抑制传递到机体的振动,进而减小齿轮啮合诱发的舱内噪声。基于压电叠堆/橡胶周期结构,提出了一种适用于直升机舱内降噪的主动/被动混合振动控制的智能周期撑杆,在满足强度与刚度要求的同时,具有优良的多频与宽频减振能力。压电叠堆与橡胶材料周期排列组成周期结构,其在特定频率范围内具有“机械滤波”特性;同时,通过调节驱动压电叠堆的电压与电流,改变压电叠堆的动刚度,可实现主动减振的功能。为了对智能周期撑杆的主动/被动混合振动控制性能进行分析,建立了基于传递矩阵形式的智能周期撑杆的机电耦合动力学模型,并使用多物理场仿真软件验证了模型的正确性。进一步基于该模型分析了在驱动电压与电流有限的条件下的智能周期撑杆的最优隔振性能:在智能周期撑杆一端固支、一端受到10N的激振力时,最大驱动电压为20V、最大驱动电流为1A的电学边界限制下,该智能周期撑杆具有将692Hz以上的振动完全衰减的能力,对692Hz以下的振动有一定程度的控制效果。此外,还研究了材料参数与力学边界条件对主动控制的影响,即橡胶材料的阻尼、激振力对进行主动控制时需要的驱动电压与电流的影响。使用有限元模型校核了智能周期撑杆的强度与刚度,验证了所提出的智能周期撑杆方案的工程可行性。使用压电叠堆作动器与聚酯乙烯杆件组成一个三周期的压电叠堆周期撑杆作为智能周期撑杆的简化模型,验证了主动/被动混合振动控制性能,分析了力学边界条件对隔振性能的影响,以及进行主动控制时的驱动电压和电流与最优驱动电压和电流的关系。

Torsional vibration active control of hybrid construction machinery complex shafting

Due to the coaxial connection of engine, motor and pump, the dynamic characteristics of hybrid construction machinery are changed, which generates a new torsional vibration problem of multi-power sources. To reduce the torsional vibration of the hybrid construction machinery complex shafting, torsional vibration active control was proposed. The three-mass model of coaxial shafting of hybrid construction machinery was established. The PID control and the fuzzy sliding mode control were chosen to weaken torsional vibration by controlling the motor speed and torque. The simulation results show that the fuzzy sliding mode control has 12% overshoot of the PID control when the engine torque changes. The active control is effective and can realize smooth power switch.