基于电磁作动器的悬臂梁振动主动控制系统模型确认研究

摘要

振动主动控制是振动控制领域的重要研究方向之一,而振动主动控制系统的设计研究一般是从建模开始的。针对柔性结构的振动造成的损失,本文对电磁作动器控制的悬臂梁振动主动控制系统的建模进行相关研究。
　　简介悬臂梁振动主动控制系统和其工作原理;给出控制器、传感器、功率放大器的传递函数及电磁作动器的设计尺寸;建立自由板和悬臂梁的有限元模型,计算试验和仿真的振型匹配度,证明悬臂梁结构的有限元模型具有很高的可信度。
　　将悬臂梁拆分成两个梁单元,利用有限元法和静力缩聚法求得缩聚质量矩阵和刚度矩阵;将悬臂梁简化为线性欠阻尼二阶系统,结合自由振荡试验和理论计算求得比例阻尼矩阵;选择状态变量,求得悬臂梁在不控制和控制状态下的状态空间矩阵,使用Simulink进行控制仿真,证明建立状态空间矩阵的方法是可行性。
　　介绍基于响应面的有限元模型修正的理论;以橡胶-悬臂梁结构为研究对象,基于 D-最优试验设计法建立响应面,以响应的仿真值和试验值为目标,来修正刚度和阻尼;将试验识别的刚度与橡胶挤压试验测得的刚度进行对比,证明模型修正法识别刚度的精度很高。
　　简介模型确认的理论;基于悬臂梁振动主动控制系统的确认试验,以响应均值为目标,用模型修正法识别电磁作动器的刚度和阻尼均值;再考虑参数和响应的不确定性,先对悬臂梁-电磁作动器子系统进行仿真研究和实例分析,证明模型确认法识别的刚度分布的可信度较高。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

图表清单

注释表

缩略表

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 本课题的研究目的和意义

1.3 电磁作动器的国内外发展及应用情况

1.4 有限元模型修正的主要方法和尚未解决的问题

1.5 有限元模型确认的研究意义和研究进展

1.6 论文内容安排

第二章 悬臂梁振动主动控制系统设计及其子结构建模

2.1 悬臂梁振动主动控制系统的工作原理

2.2 控制系统

2.3 自由板的建模研究

2.4 悬臂梁结构的建模研究

2.5 本章小结

第三章 悬臂梁振动主动控制系统的状态空间建模

3.1 引言

3.2 悬臂梁状态空间建模的理论基础

3.3 建立悬臂梁的状态空间模型

3.4 悬臂梁振动主动控制系统的状态空间模型的仿真研究

3.5 本章小结

第四章 橡胶和螺栓固定悬臂梁系统的模型修正方法验证

4.1 引言

4.2 基于响应面的有限元模型修正理论和方法

4.3 橡胶-悬臂梁结构的物理参数的仿真计算与试验识别

4.4 橡胶-悬臂梁结构的刚度和阻尼识别

4.5 本章小结

第五章 基于模型确认的电磁作动器的刚度和阻尼识别

5.1 引言

5.2 电磁作动器的广义刚度

5.3 模型确认的基本理论与方法

5.4 基于模型修正的电磁作动器刚度和阻尼均值识别

5.5 计及不确定性因素的刚度和阻尼识别的仿真算例分析

5.6 计及不确定性因素的刚度和阻尼识别与初步的响应预测

5.7 本章小结

第六章 总结与展望

6.1 本文主要工作的总结

6.2 进一步展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文