基于精确模态叠加法的隔振平台研究与设计

发布时间：2020-08-03 12:43

【摘要】：目前求解机械系统动响应的理论大多数是基于无阻尼和比例阻尼系统,并且具有较大截断误差和精度难以控制的问题。因此,基于复模态精确模态叠加法,研究开发一套计算非比例阻尼系统动响应的求解系统对于工程实际应用有着重要的意义。本文基于复模态精确模态叠加法的原理,设计一种基于模态叠加法的精密隔振平台,并对其进行了仿真分析和试验验证。首先,主要概述了目前简谐响应分析的方法,在已知目前计算方法不足的情况下引入精确模态叠加法,并概述了该种方法的理论和基本计算流程,研究了该种方法对于非比例阻尼系统计算动响应时的过程和意义。其次,深入分析了基于精确模态叠加法的隔振原理,完成基于精确模态叠加法的隔振平台设计。分析了隔振平台的主动反馈控制回路设计,分析了主动控制下的传递率,结果表明:采用本文的主动隔振控制后,阻尼得到进一步提升的同时系统的共振峰也被主动控制的天棚阻尼补偿。第三,通过仿真研究了基于精确模态叠加法的整个隔振平台的隔振性能。分别设置低于和高于竖直方向固有频率的两个位移干扰信号,当设置PID控制器比例控制参数K为特定值时,可以实现低于系统固有频率的振动信号的衰减,衰减率在激振频率为5HZ时达80%;而且与不加PID控制相比,可以实现对高频信号更大程度的衰减。再分别设置低于和高于绕Z轴转动方向固有频率的两个角位移干扰信号,当设置PID控制器比例控制参数K为特定值时,可以实现低于系统固有频率的振动信号的衰减,衰减率在激振频率为5HZ时达65%;而且与不加PID控制相比,可以实现对高频信号更大的衰减。最后,对平台图纸进行加工,得到原型样机,搭建实验平台,对隔振平台整机进行响应测试。结果表明:输入直流偏置为4A,正弦幅值为1A,频率分别为O.O5Hz和0.1Hz的电流信号,负载圆盘沿竖直轴z轴的位移响应幅值为0.22mm,与仿真模型对比,可知仿真误差为12%;负载圆盘沿水平轴x轴的转角响应幅值为0.31°,与仿真模型对比,可知仿真误差为11%。通过仿真分析和试验,可以证明平台的振动抑制能力得到了进一步性能的提升,整个隔振平台是有效的。
【学位授予单位】：湖北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122

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本文编号：2779646