惯性式主动吸振系统设计及其特性研究

摘要

本文基于惯性原理设计了一套主动吸振系统，并进行了振动主动控制理论和实验研究，理论和实验工作主要包括下述内容：
　　 本文设计了两种惯性式主动吸振执行器，并分别在实验台架上进行了动态特性测试。此电动式惯性吸振器与被动式吸振器相比，具有吸振频率范围宽，能自动调节振动状态的优点；与半主动吸振器相比，具有有效频带宽，减振水平高的优点;与现有的全主动吸振器相比，具有结构简单，工作稳定可靠，且可以方便地水平应用的优点。
　　 同时考虑到整个主动吸振系统对控制器的功能要求，本文改进设计了基于VC33DSP的主动控制器，包括控制器的硬件PCB设计制作，硬件电路调试，以及在此硬件平台上的算法调试。控制系统中特别增加了基于FPGA的四路转速信号采集处理功能，并设计了相应的基于VHDL语言的控制逻辑。调试表明该控制系统可行有效，但也存在硬件系统发热的问题。
　　 在完成上述吸振器和控制器的基础上，本文构建了完整的振动主动控制系统，同时在实验台架上进行了振动主动控制模拟实验研究，其中振动最大衰减量达到20dB。实验结果表明所设计的主动吸振器、主动控制器以及控制算法有效，为立式海水泵的振动控制打下了良好的硬件和软件基础。
　　 针对海水泵台架，本文完成系统部分组件的设计，改进了立式海水泵主动吸振实验平台。同时设计了控制算法，并采用本文所研制的电动式惯性吸振器和主动控制器，在实验室环境下进行了立式海水泵主动吸振实验研究工作。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2主动吸振技术

1.2.1振动控制的基本方法

1.2.2主动吸振技术的优点

1.3吸振技术的研究与发展

1.3.1吸振器的发展现状

1.3.2控制器的发展现状

1.4本文的研究目的和意义

1.5本文研究的主要内容

第2章惯性式主动吸振系统的建立及其特性分析

2.1引言

2.2电动式惯性吸振器的工作原理

2.3电动式惯性吸振器的建立

2.3.1激振器固定架的设计

2.3.2吸振系统机械弹簧的设计

2.3.3导向机构的结构设计

2.4惯性式主动吸振系统的特性实验

2.4.1实验方案

2.4.2实验结果及分析

2.5电磁式惯性吸振器的结构原理

2.6电磁式惯性吸振器的结构设计

2.6.1定子和直流线组的结构设计

2.6.2动子和交流线组的结构设计

2.6.3测力底盘的结构设计

2.6.4电磁式惯性吸振器的弹簧设计

2.7电磁式惯性吸振器的力传递特性分析

2.8电磁式惯性吸振器的特性测试

2.8.1实验方案

2.8.2实验结果及分析

2.9本章小结

第3章控制系统的硬件改进设计

3.1控制器的总体改进设计方案

3.2 DSP芯片选型

3.3 TMS320VC33的同步串行通信口

3.4控制器各部分原理和功能

3.4.1模拟信号采集电路设计

3.4.2 I/O信号输入

3.4.3数模转换电路

3.4.4模拟信号输出缓冲电路

3.4.5 FLASH与TMS320VC33的接口设计

3.5电源方案

3.6本章小结

第4章控制系统软件设计

4.1 FPGA逻辑控制下的数据采集处理

4.2 FPGA内部逻辑控制程序设计

4.3 DSP控制系统软件总体框架设计

4.4串行口的初始化和数据的收发

4.5检测未知周期信号频率的方法

4.6控制器脱机运行的实现

4.6.1 Boot Loader模式

4.6.2引导表的建立

4.6.3 FLASH程序烧写

4.7本章小结

第5章基于惯性式主动吸振系统的实验研究

5.1自适应x-LMS算法

5.2基于主动式惯性吸振器的主动吸振实验研究

5.2.1实验系统布置

5.2.2自适应控制实验过程

5.2.3实验结果分析

5.3基于电磁式惯性吸振器的主动吸振实验研究

5.3.1实验系统布置

5.3.2实验结果分析

5.4本章小结

第6章立式海水泵主动吸振实验研究

6.1立式海水泵的实验台架的结构

6.2电动式惯性吸振器的安装

6.3振动主动控制实验

6.3.1实验装置

6.3.2实验原理

6.3.3实验结果与分析

6.4本章小结

结论

参考文献

致谢