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

发布时间：2019-10-22 17:17

【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。
【图文】：

.1 悬臂梁振动主动控制系统的工作原理依据单自由度磁悬浮轴承控制系统原理，本文设计了一套利用电磁作动器控制悬臂梁自的振动主动控制系统，图 2.1 是悬臂梁振动主动控制系统的工作原理图。

故为交变磁通。目前实验室使用的是双向差动电磁作动器，它的机械部分三维图和实物图如图2.3 和图 2.4 所示。图 2.3 电磁作动器机械部分 图 2.4 U 型磁极结构实物图在图 2.3 中，1 为电涡流传感器，2 为带绕线的电磁铁，3 为悬臂梁前端，4 为悬臂梁的加厚自由端。电磁作动器的设计涉及的方面比较广泛，本文使用的电磁作动器设计过程在文献[43]中有详细描述。它选用的是 U 型磁极，单边磁极是由 140 片厚度为 0.2 毫米的硅钢片叠加而成的，悬臂梁材料为 45 钢。电磁作动器的 U 型磁极结构简图如图 2.5 所示
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TB535.1

【参考文献】

相关期刊论文 前7条

1 尹增谦,管景峰,张晓宏,曹春梅;蒙特卡罗方法及应用[J];物理与工程;2002年03期

2 房元鹏,吴大方,李永亭,宋昊,彭铁欣;柔性悬臂梁振动主动控制实验研究[J];航空计测技术;2004年05期

3 张安平;陈国平;;基于矩阵幂迭代的结构动力缩聚法[J];机械科学与技术;2009年08期

4 郭勤涛;张令弥;费庆国;;结构动力学有限元模型修正的发展——模型确认[J];力学进展;2006年01期

5 赵利颇;潘存治;马强;;基于电磁作动器的主动隔振系统研究[J];石家庄铁道学院学报;2006年02期

6 吕刚,李俊宝,陆锋,张景绘;粘弹性阻尼器动力设计及其应用的实验研究[J];实验力学;1998年02期

7 牟全臣,黄文虎,郑钢铁,王心清,张景绘;航天结构主、被动一体化振动控制技术的研究现状和进展[J];应用力学学报;2001年03期

本文编号：2551728