电磁主动吸振器控制算法匹配优化效果研究

舰船动力设备系统产生的持续低频振动会严重影响舰船的声隐身性能及舰船精密设备的工作性能。以自主设计研制的电磁主动吸振器为对象,为了匹配电磁主动吸振器的实际使用工况,在滤波-x最小均方(Filter-x Least Mean Square,FxLMS)控制算法中引入抑制因子,对主动控制力的输出进行限幅。首先通过数值仿真分析验证匹配优化后的控制算法对振动控制的抑制效果,然后介绍基于电磁主动吸振器工程样机搭建的主动控制实验台架系统,以单频激励工况为基础开展主动控制效果验证实验,证明电磁吸振器与匹配优化后的控制算法对低频机械振动控制的有效性。数值仿真和实验结果表明,针对自主设计研制的电磁主动吸振器而提出的匹配优化主动控制算法能够有效抑制低频机械振动响应,在时域和频域均可以取得显著的振动控制效果。

具有粘弹性电磁式主动动力吸振器主动控制试验研究

电磁作动器是吸振器的常见形式,其设计多种多样,本文研制了一种粘弹性电磁式主动动力吸振器,与常见电磁作动器的设计上在电磁铁和永磁铁之间采用弹性元件不同,这种新型作动器在电磁铁和永磁铁之间采用的是粘弹性材料,本文从理论上分析计算了电磁铁和永磁铁之间的作用力,制作了作动器模型,设计了实验,并将此作动器附着于铝质悬臂梁的自由端,利用这种作用力作为控制力对悬臂梁的振动进行控制,证明了此吸振器具有良好的吸振效果。

一种主动电磁式动力吸振器的研究与设计

在传统的动力调谐吸振理论基础上,通过对动力学和电磁学的研究,得到了一个刚度可控的电磁弹簧,具体地讨论了该电磁弹簧的形成原理,以此电磁弹簧为核心元件,研究了一种固有频率可在线调整的主动电磁式动力吸振器。通过对设计实例进行仿真,验证了这种方案的可行性和有效性。

航天器电磁变频吸振器性能分析与测试

变频吸振器可以有效减少航天器转动部件对航天器主结构的扰动,但机械式变频器的体积和质量较大,难以应用于航天领域。通过将电磁技术应用于变频吸振器中,提出一种基于电磁变频原理的吸振器,并建立其数学模型,对其性能进行分析和仿真。在理论和有限元计算的基础上,制作原理样机,测试其变频性能。实验表明,应用于吸振器上的电磁变频装置可以提供4 000 N/m的刚度变化范围,对应的最大吸振频率可达45 Hz,能在较宽的频带范围内有效降低主结构的振动响应,同时其调节速度和精度也能满足航天器对变频吸振器相关性能的要求。

电磁动力吸振器式转子在线监测方法研究

电磁动力吸振器具有重大的工程应用价值。在给出转子+电磁动力吸振器系统模型的基础上,采用输出调节器理论,设计了电磁动力吸振器控制系统,实现了控制系统的主要目标:在指定的多个频率位置,将转子的不平衡响应减为零,而在其余较宽的频率范围内,抑制了不平衡响应的水平,使之处于非共振量级。因此,用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。在此基础上,因为在电磁动力吸振器控制系统的设计中,构造了反映不平衡力的状态量及其观测器,所以还可以利用状态观测器获得转子的不平衡信息,实现不平衡量的识别,从而给出了用电磁动力吸振器进行不平衡识别的方法。该方法的提出,有益于在线监测转子的不平衡状态、及时诊断故障以及无试转的平衡。

转子—电磁动力吸振器系统的非线性控制

用电磁动力吸振器可实现对转子振动的在线控制。但是,当系统受到外部激励时,系统可能处于大幅度运动状态,致使转子与吸振器相接触而失控,因而对这类系统采用非线性控制便显得十分必要。在对转子—电磁动力吸振器实行线性控制的基础上,采用非线性补偿控制。数字仿真结果表明,非线性补偿控制可使转子—电磁动力吸振器达到更好的控制效果。

新型电磁主动吸振器的设计及分析

设计并制造了一种新型电磁主动吸振器。对其执行机构进行结构设计和磁路建模,基于Jmag电磁仿真得到电磁力输出特性及磁场分布,测试其输出力特性。结果表明:新型吸振器大大降低了集肤效应,最大输出力达280.725 N,输出力与电流的线性度为93.58%~98.38%。此研究对于优化吸振器的设计和抑制舰船机械设备振动具有工程意义。

基于DSP的电磁式半主动吸振器控制器设计

以刚度可调的电磁式动力吸振器为控制对象,基于DSP设计了刚度随外界激励力变化而变化的半主动吸振系统,使吸振器始终工作于调协状态.从而拓宽了动力吸振技术的适用范围.硬件上以TMS320LF2407A信号处理芯片为核心,设计了I/O输入、模拟输入通道和驱动电路.由传统的模拟恒流方式改成了数字反馈,电路中不需要D/A转换和恒流源电路,在结构上简化了控制电路,使整个控制系统更加稳定、准确.

基于自适应算法的主动吸振试验研究

针对船舶机械设备的低频线谱吸振的问题,采用自适应主动吸振的控制算法,并自行研制了一种性能优越的主动吸振器,动力吸振器的输出力与输入电流基本成正比,可很好的满足控制要求。以横向滤波器为估计模型进行误差通道离线辨识,基于误差通道离线辨识实行主动控制,搭建实验台架进行自适应吸振实验,吸振效果明显,有效降低了线谱振动能量。验证了主动吸振器具有良好的吸振效果,误差通道辨识模型的精确度和自适应吸振算法的有效性。

磁力轴承的发展及应用

综述磁力轴承的基本原理、优越性、分类、发展历史以及国内外应用研究现状,特别是磁力轴承在转子振动主动控制中的应用—电磁动力吸振器;提出电磁动力吸振器固有频率控制的新方法—间隙控制法,即保持电磁铁线圈电流不变,只通过调整电磁动力吸振器与转子之间的间隙来改变动力吸振器的固有频率;详细论述了采用间隙控制法的间隙控制型电磁动力吸振器的结构和原理。通过分析刚度计算公式,表明采用间隙控制法的电磁动力吸振器,固有频率调节范围宽,系统功耗小,响应速度快。