随机负载条件下非接触供电系统的自适应调谐方法

建立了基于可分离变压器的感应耦合电能传输系统的物理模型,从理论上研究了传输效率的影响因素。数学分析表明,动态负载会导致电路系统的电抗发生改变,因此系统会偏离谐振状态。提出了采用固定激励电源频率与动态调节电路无功器件参数相结合的方法进行自适应调谐。激励电源保持较高的固定工作频率,实时检测负载电流,根据最大电流原则调节回路的补偿电容值,使系统重新回归谐振状态。实验结果表明,所提方法能使系统重新回归谐振状态。

基于磁放大器的耦合谐振式无线电能传输自适应调谐研究

在实际工作中,磁耦合谐振式无线电能传输系统的负载变化和高频电路中杂散电容、电感的变化可能会影响系统传输效率,基于此,本文设计了一种基于磁放大器的自适应调谐系统。通过理论分析得出影响系统传输效率的因素。运用仿真并设计样机分析磁放大器的工作机理及性能。仿真实验表明该自适应调谐系统的有效性,对比负载、电容、电感等因素导致的系统失谐状态,可以有效提高系统的传输效率。

深孔精加工中的自适应减振镗杆系统设计

针对深孔镗削精加工中高长径比镗杆存在较低的颤振稳定极限,导致容易发生颤振的问题,设计了一种自适应减振镗杆系统。通过调节O形环弹簧的轴向压缩,调谐附加质量阻尼减振器的固有频率,以最大化其动态刚度和适应大范围的长径比;利用电磁激振器和非接触式电容位移传感器自动测量镗杆的频响函数,并通过压缩O形环自适应调谐附加减振器的固有频率;最后,将镗杆频响函数的负实部最小化,以最大限度地提高无颤振切削深度。研究结果表明:安装减振器后镗杆频响函数的实部从-15.17μm/N缩小到-0.24μm/N,相当于动态刚度增大了63.2倍,且表面粗糙度得到明显改善。该系统能够覆盖相当宽的镗杆长径比范围,可适应各种实际安装需求。

自适应TMD减振性能试验

为改善目前工程中应用的调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)对频率敏感和频率难以调节的缺点,提出了一种自适应TMD,由可变质量块、弹簧、伺服控制系统、驱动系统和阻尼器组成。其中,伺服控制系统由一个加速度传感器和一块单片机电路板组成。在环境激励下,单片机电路板接收位于主结构上的加速度传感器传来的信号,利用短时傅里叶变换识别得到主结构的第1阶自振频率,并自发启动驱动装置改变TMD的质量,以调节TMD的频率与识别得到的主结构频率一致。通过人行桥模型试验验证了自适应TMD的可行性、可靠性和有效性。试验结果表明,自适应TMD能准确识别模型结构的竖向一阶自振频率,并通过调节质量重新调谐自身频率,与识别得到的频率相同。自由衰减振动试验和受迫振动试验表明,与启动调节前的失调TMD相比,启动调节后的谐调TMD能够提高模型结构的等效阻尼比,降低其加速度响应峰值和均方根值。

悬臂梁式自适应调谐质量阻尼器对人行桥减振效果研究

为了减小体型轻柔的人行桥的竖向人致振动以提高其舒适度,常在其中增设调谐质量阻尼器(TMD)。然而,传统的TMD对频率高度敏感,失调的TMD的控制作用会大为削弱。为了提高传统TMD对人致振动的控制性能,提出了悬臂梁式自适应TMD(CATMD),其可通过步进式推拉杆改变质量块在悬臂梁上的位置以重调其刚度,调节导体板与永磁铁之间的磁导间距以重调其电涡流阻尼比。首先介绍了CATMD的减振系统,以及其变刚度和变阻尼比的控制算法,然后进行了CATMD模型试验,以分析频率与质量块位置以及阻尼比与磁导间距的关系,并进行了人行桥模型的跑步激励减振试验,最后对试验中CATMD频率重调部分进行了数值模拟研究与参数敏感性分析。研究结果表明:CATMD能够准确地从TMD-桥耦合系统中解耦识别得到TMD的最优频率与阻尼比并进行参数调节;由于其可以自发重调谐自身的刚度与阻尼系数,因此较失调的TMD具有更好的人致振动控制效果,能够显著减小跑步激励引起的结构加速度响应,在最大值、整体均方根(RMS)值和最大连续每秒RMS值3个舒适度评估指标上均有良好的提高作用。

自适应多重TMD在大跨楼板结构减振中的应用

多重调谐质量阻尼器(multiple tuned mass damper,简称MTMD)常被用于大跨楼板结构的竖向振动舒适度控制中。为改善目前工程中使用的MTMD对频率调谐敏感和难以调频的缺点,提出了一种自适应多重调谐质量阻尼器(adaptive-passive MTMD,简称AP-MTMD)减振系统。该系统中的每个自适应调谐质量阻尼器(tuned mass damper,简称TMD)均具有可变质量的构造,以及由加速度传感器、控制电路板和驱动装置组成的伺服控制系统。环境激励下,控制电路板采集置于主结构上加速度传感器的信号,通过基于小波变换(wavelet transformation,简称WT)的频率识别方法识别得主结构的主导自振频率,然后自发地启动驱动装置改变TMD的质量以调谐自身频率至所识别得到的主结构频率。以某大跨楼板结构为例进行分析,首先,通过现场实测修正有限元模型;其次,根据修正前的结构模型设计了一套自适应多重TMD系统,验证了其频率自适应调节的鲁棒性;最后,通过施加若干种人行荷载,对比了启动调节前后的MTMD系统对修正后模型的减振效果。结果表明,自适应多重TMD能够自发地调谐自身频率,提高对楼板结构人致振动的减振效果。