双层隔振系统的振动主动控制研究

摘要

振动工程领域里面的一个重要部分就是振动主动控制。对有害振动的有效控制始终是是各国学者进行研究的热点。主动控制技术由于效果好、适应性强并且具有很大的潜力等优越性，成为一种十分重要减振的途径。本文基于振动主动控制的研究背景下，开发应用新控制器系统，对振动主动控制展开系列研究。在现有主动控制的研究成果中对模块化控制器的研究应用不多，而模块化控制器强化了控制系统的可靠性与维修性，对控制系统的长久使用具有重要意义。本文应用该模块化控制器对连续体系统及双层隔振系统进行振动控制，并在实验过程探究强化控制器性能、改善振动控制效果。本文将结合新型控制器与多种被控系统探究振动控制的新方法。论文的具体研究内容如下:
　　首先完成对振动主动控制系统设计及开发，包括对系统的搭建和软件算法的开发。振动主动控制系统主要由被控对象，执行器，控制器组成，控制器是控制系统的核心。对控制器进行调试开发，具体包括:使能缓存设置、配置睡眠管理模块、中断初始化、使能DSP全局中断等等。控制器是控制实验最重要部分，其性能的开发与提升将严重影响减振控制效果的实现。然后推导滤波x-LMS算法，针对滤波x-LMS算法的单通道、双通道情况进行仿真。仿真效果较好，完成该部分的算法仿真工作有助于振动主动控制实验的顺利进行。对于在线误差通道辨识自适应控制算法建立理论模型，并完成仿真，均有良好的控制效果。对比分析不同种控制算法，本文最终选用x-LMS算法作为振动主动控制实验的控制算法。为方便研究连续体振动响应，搭建多自由度的数学模型，并在Simulink搭建连续体系统模型，在该系统模型中完成误差通道辨识及多频叠加的振动控制仿真研究，仿真结果较为理想，可为后续控制实验做准备。基于上文中对连续体结构系统的仿真过程研究，给出实验验证。即在梁结构系统完成了单通道单频的振动主动控制实验，单通道多频的振动主动控制实验，双通道耦合单频的振动主动控制实验等诸多实验。本部分内容一方面是验证仿真的可靠性，另一方面是完成对控制器算法程序开发的调试过程，最终为双层隔振系统的振动主动控制研究做基础准备。
　　最后是对双层隔振系统的研究，该部分完成了双层隔振系统的实验平台物理搭建，该实验台架较为符合实际的振动环境，且试验台架结构紧凑，优化解耦设计有利于振动主动控制实验完成。结合前文所设计主动控制系统与双层隔振系统相结合完成了单通道振动主动控制实验，双通道非耦合振动主动控制实验，双通道耦合振动主动控制实验，四通道耦合振动主动控制实验等。该实验验证了包括新型控制器的控制系统对于所设计的双层隔振系统的控制方式的可行性，本文所用控制策略对于本文设计的被控对象具有适用性。并在控制实现过程中发现，通过本文的控制方式所完成垂直方向上的振动主动控制的同时，能够实时的实现横向振动的有效降低。该项研究的诸多实验研究成果可对今后的振动主动控制研究提供借鉴研究。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1振动主动控制研究背景

1．2振动主动控制发展及现状

1．3研究意义

1．4本文的工作

第2章振动主动控制系统设计

2．1振动主动控制系统简介

2．2振动主动控制器调试设置

2．3振动主动控制器算法开发

2．4本章小结

第3章振动主动控制算法仿真分析

3．1．1滤波x-LMS算法

3．1．2单通道算法仿真

3．2误差通道在线辨识仿真

3．3双通道控制算法仿真

3．4本章小结

第4章振动主动控制系统仿真及实验验证

4．1四通道控制算法仿真

4．1．1无阻尼多自由度系统仿真

4．1．2有阻尼多自由度系统仿真

4．2多自由度系统仿真的实验验证

4．2．1系统振动主动控制实验设计

4．2．2系统误差通道辨识实验

4．2．3系统振主动控制实验

4．3本章小结

第5章基于双层隔振系统的振动主动控制研究

5．1隔振系统的动力学建模

5．1．1机械阻抗法对单自由度单层隔振系统的建模

5．1．2机械阻抗法对双自由度双层隔振系统的建模

5．2基于双层隔振系统的误差通道辨识

5．3基于双层隔振系统单通道振动主动控制

5．4基于双层隔振系统双通道振动主动控制

5．5基于双层隔振系统四通道振动主动控制

5．6本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果

致谢