超精密装置PID振动控制系统的仿真研究

 在仿生啄木鸟头部独特生物构造和隔振机理的基础上，采用主动隔振技术建立了超精密装置隔振系统结构及动力学模型． 结合超精密装置隔振系统的结构特点和性能要求，采用闭环PID主动控制系统，用Matlab软件进行了仿真分析．仿真分析结果表明，该振动控制系统宽频率范围内具有良好的减振效果，该系统可应用于超精密\测量、超精密制造设备的隔振领域．     

AMESim与MATLAB／Simulink联合仿真技术及在发动机主动隔振中的应用

介绍了AMESim软件与MATLAB／Simulink的接口技术,并使用AMESim与MATLAB／Simulink对发动机主动隔振进行了联合仿真,分析了主动以及被动隔振的隔振效果,为主动控制提供了新的设计思路。     

AMESim与MATLAB\Simulink联合仿真技术及在发动机主动隔振中的应用

介绍了AMESim软件与MATLAB\Simulink的接口技术,并使用AMESim与MATLAB\Simulink对发动机主动隔振进行了联合仿真,分析了主动以及被动隔振的隔振效果,为主动控制提供了新的设计思路。     

微制造平台微振动的最优控制

采用混合隔振技术建立了微制造平台隔振系统。该系统以空气弹簧和橡胶层作为被动隔振元件、超磁致伸缩致动器作为主动隔振元件，并采用最优控制理论设计其主动控制器。研究了在不同的性能指标加权阵的情况下，该主动振动控制系统对基础干扰和由微制造设备产生的直接干扰所引起的微制造平台振动的控制效果。研究表明性能指标加权阵对振动控制效果影响非常大。通过大量的仿真实验确定了一组性能指标加权阵，使所设计的主动控制系统能在较宽的频率范围对基础干扰和直接干扰所引起的微制造平台振动进行有效的控制。     

差动式磁悬浮主动隔振系统的控制机理研究

在对磁悬浮主动隔振系统的核心部件——差动磁悬浮主动隔振器的电磁力进行实验测量的基础上,利用最小二乘法对实验数据进行拟合,得到主动隔振器的电磁力-电流-气隙之间关系的实际表达式。提出了一种基于力传递率的主动隔振控制机理,给出了价值函数的表达式。考虑主动隔振器的实际能力,对此价值函数进行修正,得到修正的价值函数,推导出最优反馈矩阵。基于此主动控制机理,建立控制模型,在扫频信号激励下,进行仿真分析。仿真结果表明:差动式磁悬浮主动隔振系统具有良好的隔振特性,与传统的被动系统相比,对低频干扰的隔振效果提高(即:力传递率降低)了2dB-3dB,尤其对谐振频率下的干扰,隔振效果提高了8dB-10dB。为了进一步验证方法的可靠性,搭建实验平台,通过实验方法进行验证。实验结果表明:在低频段有较好的隔振效果,尤其在谐振区附近隔振效果更为明显,提高了6dB-8dB,与仿真结果基本吻合。     

模糊自适应隔振技术的研究

本文提出了一种将模糊自适应控制与机械被动隔振相结合的方法，并采用既同步又异步的参数寻优法，用三维模糊控制规则调整比例因子，在未知系统模型的前提下，设计的隔振器其隔振效果优于机械被动隔振和传统的主动隔振，而且对振动环境的自适应性也十分优良。     

列车荷载作用下混凝土排桩主动隔振研究

为了研究混凝土排桩作为地基中主动隔振屏障时，桩屏障后地基深处隔振变化规律，运用有限元软件建立轨道-路基-地基三维模型；以振幅降低比作为隔振效果评价指标，将排桩的桩长、埋深及桩间距作为影响地基深处隔振效果的研究变量，分析结果表明：通过增加桩长、减小埋深以及减小桩间距等方式是降低路基边坡处振动的有效措施；随着桩长增加，地基深度方向隔振效果变好，桩长为15 m时，地基深度方向整体隔振效果已较优；埋深变化对地基深度方向隔振效果影响较明显，埋深越大，地基深处隔振效果越差，当埋深为5 m时，深度方向隔振效果已较差，减小埋深是提升深度方向隔振效果的有效措施；随桩间距越大，地基深度方向隔振效果越差，布置桩时，适当减小桩间距有利于降低列车诱发的深度方向的振动。     

用磁致伸缩作动器进行主动隔振的研究

本文对用磁致伸缩作动器的主动隔振系统进行了试验与分析。建立了采用此作动器的模拟试验台及控制模型，得到了被隔振机械主要工作频率成份的隔振量提高12dB和500HZ内总隔振量提高7．2dB的较满意的结果。为振动的主动控制应用于工程实际奠定了良好的基础。分析表明，该隔振系统为一主动惯性效应系统。对系统实施主动隔振，并没有恶化振源的运动状态。     

柔性耦合系统主动隔振有效性策略研究

针对设备上楼柔性安装问题，建立了有限板式基础、电磁式作动器的主动隔振系统的模型，通过推导得到主动隔振有效性的充要条件，得到改善主动隔振有效性的策略。最后通过数值仿真验证了推论的正确性。     

具有调谐质量阻尼器(TMD)的干摩擦隔振系统的研究

本文基于增量谐波平衡（IHB）法研究了顶部装有TMD的干摩擦隔振系统及TMD对隔振性能的影响，进而在干摩擦隔振系统中引入了主动控制的概念，分析了主动控制对隔振系统性能的影响，为干摩擦隔振系统在工程上的应用提供了理论依据。     

汽车悬置隔振特性研究

本文基于流体力学理论，对半主动控制液力悬置建立了力学模型和数学模型，并对发动机液力悬置系统进行隔振分析，确定了惯性通道半主动控制式液力悬置的控制律，从而在较宽的频带内，达到良好的隔振效果。     

基于遗传算法的复杂双层磁悬浮精密隔振系统LQR控制研究

主被动结合混合隔振技术能充分利用主被动隔振的各自优势,是精密隔振的研究热点。磁悬浮隔振技术具有无接触、无摩擦、寿命长、支承参数可控可调等特点,在主动精密隔振领域内得到广泛研究。设计磁悬浮主动隔振器并将其应用到被动精密隔振系统组成复杂双层磁悬浮精密隔振系统,建立了其动力学方程,推导出了相应系统的状态方程,提出了一种基于最小加速度响应的LQR主动隔振控制策略,并采用遗传算法进行优化,得到Q与R矩阵的值,并进行仿真研究。仿真结果表明:在不同的激励下,复杂双层磁悬浮精密隔振系统较被动隔振系统,隔振效果都有显著提高。     

综合大质量偏心与弹簧横向刚度超静主动隔振平台动力学解耦控制研究

针对载荷大质量偏心和弹簧横向刚度诱发超静主动隔振平台多自由度动力学耦合问题，研究隔振平台动力学耦合特性和解耦隔振控制方法。首先，综合载荷质量偏心和弹簧横向刚度的影响建立主动隔振平台多自由度耦合动力学模型。随后，根据所建立的模型分析动力学耦合下主动隔振平台的扰动传递特性，推导耦合谐振频率与弹簧刚度、载荷质量偏心之间的解析关系。最后，给出模态空间下隔振平台动力学解耦控制方法，开发基于音圈电机的主动隔振实验平台，通过实验验证动力学模型的准确性和模态解耦隔振控制方法的有效性。     

用于微振动控制的主动隔振单元的研究

利用空气弹簧低频减振特性良好的特点,提出了一种用于微振动控制的主动隔振单元,并利用该隔振单元构建了6自由度减振平台系统,建立了系统的运动微分方程式,并对系统在最优控制下的性能进行了仿真和实验研究,结果表明:所提出的主动隔振单元构建的减振平台减振效果高达了20 d B左右,不仅对中高频扰力具有良好的隔振效果,而且对低频和超低频扰力能进行有效的隔振,对精密制造和测量具有很重要的意义。     

船舶动力机械混合隔振系统的优化设计

综合分析了混合隔振的原理，揭示了混合隔振的实质就是被动隔振系统和主动隔振系统的多目标联合优化问题．针对船舶中常用的双层隔振系统，进行了混合隔振优化设计和数值仿真．仿真结果表明，混合隔振技术在船舶动力机械隔振方面有着广阔的应用前景．     

两种Skyhook阻尼实现方式在柔性隔振平台中的对比研究

利用Skyhook 阻尼进行柔性隔振平台的主动隔振控制时，可以简单地通过调节控制增益实现对低频段隔振器模态共振响应的抑制，且不影响高频段的隔振性能。在实际使用中，Skyhook 控制有两种常见的实现方式，即积分加速度反馈和积分力反馈。为分析两种实现方式用于柔性隔振平台时所产生的减振效果的差异，基于柔性Stewart 型隔振平台，结合多个ADAMS和MATLAB联合仿真案例开展详细且直观的对比研究。结果表明，对于传统的柔性隔振平台，积分力反馈法会由于实际柔性铰链的残余刚度而不能完全抑制隔振器刚体模态的共振；并且对于有效载荷的低阶模态，同样以抑制低频刚体模态为目的而设计的积分加速度反馈主动控制比积分力反馈法有更好的阻尼效果。最后，给出了对于两种控制方式选取和相应平台设计的意见。     

主动隔振作动器刚度放大与控制误差分析

研究了主动隔振系统中作动器的刚度放大与控制误差问题。主动隔振系统中作动器的刚度应与其负载刚度相匹配,如果负载较大或者作动器刚度较小,可以利用作动器与小刚度弹簧串联的方式放大输出刚度。分析了控制器的输出误差均匀分布时主动隔振系统的隔振性能,分析表明,对作动器刚度放大时,需要同时提高控制器的相对精度与作动器的行程才能保证原有的隔振效果,作动器的输出刚度与控制器相对精度、作动器的输出行程两参数具有等效性与替代性。这为设计主动隔振系统时控制器与作动器在更广阔的范围内选择提供了依据。     

基于Stewart平台微振动主动控制分析与实验

以压电棒为主动元件构建立方体Stewart隔振平台,采用基于DSP的数字控制系统和Fx-LMS自适应算法进行振动控制。对输入输出通道辨识方法和主动控制模块进行测试,并给出隔振平台隔振效果验证。实验结果表明,对于10 Hz~100 Hz范围内的单频干扰,可实现24 d B以上抑制效果,对于双频干扰,也具有良好的控制效果。     

压电堆式JG型复合隔振器结构设计与实验研究

复合式隔振器是由剪切型橡胶隔振器与惯性式压电堆作动器组合而成,复合式隔振器结合了主被动隔振器的优点,将主动构件与被动装置串联、并联,不仅提高了主动构件的稳定性,也改善了被动隔振的有效频带。通过理论与实验的方法对惯性式压电堆作动器的工作原理与动力学特性进行了分析,利用所设计的复合式隔振器搭建了双层隔振台架,采用滤波x-LMS自适应算法对台架进行主动控制。结果表明,在单频正弦激励下,压电推复合隔振器比单纯的被动隔振装置具有更好的隔振效果,80Hz、90Hz和110Hz隔振效果分别提高25dB、38dB和25dB。     

精密机床的模糊PID主动隔振系统研究

针对外界振动影响精密机床加工精度的问题,在二级隔振系统的基础上,采用超磁致伸缩作动器作为执行机构,建立系统的动力学模型。根据精密机床的加工工况复杂多变的特点,提出采用模糊PID控制方法对机床的振动干扰进行主动控制。通过MATLAB/Simulink搭建隔振系统的仿真模型,分析比较被动隔振、采用PID控制和引入模糊PID控制时的隔振效果。仿真结果表明,模糊PID主动隔振系统具有更好的隔振效果,其相对被动隔振的稳定时间短,对低频干扰信号的隔离效果好;相对PID控制对系统参数变化的适应性强。