考虑弹性基础的作动—传感一体化的有源隔振系统研究

发布时间：2023-03-25 05:55

　　本文对主动隔振系统中的作动器和控制器进行了设计、性能仿真及实验测试，分析了弹性基础上单层隔振系统的动力学特性，在此基础上对单层主动隔振系统进行了主动控制仿真及实验研究。 首先，对惯性式电磁作动器进行了动力学分析，结果表明作动器的输出力与气隙磁场强度及支撑片弹簧刚度有关。为得到最优磁路与片弹簧的设计参数，利用电磁场有限元分析软件ANSOFT对作动器磁路中的结构参数对气隙磁场强度的影响进行了仿真，并在有限元分析软件ANSYS中的结构优化模块完成对片弹簧的优化设计，在此基础上加工出试验样机并对其输出特性进行了测试，同时设计了一款MEMS加速度计并将其嵌入作动器内形成一体化惯性式作动器。随后对作动器配套的功放系统进行了设计，并运用Multisim8交互式电路模拟软件对控制电路中的积分电路、移相电路和滤波电路进行仿真分析，得到合理的电路参数并进行实物加工形成集成的控制器，并通过实验对其特性进行了测试。然后，搭建了弹性基础的单层主动隔振台架，运用傅里叶级数展开法与有限元仿真得到该系统的振动模态及振动传递特性，并利用激光测振仪对其振动特性进行测试，验证了解析方法与有限元仿真的准确性。最后，通过一系列...

【文章页数】：89 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 电磁作动器的发展现状
    1.3 振动主动控制策略
    1.4 本文的工作
第2章 惯性式电磁作动器的研制
    2.1 惯性式电磁作动器动力学分析
    2.2 惯性式电磁作动器磁路设计
        2.2.1 作动器磁路材料选取
        2.2.2 作动器磁路特性仿真研究
    2.3 作动器片弹簧结构设计
        2.3.1 圆弧线型簧片结构分析
        2.3.2 缝隙式簧片结构分析
    2.4 作动器样机结构设计
    2.5 作动器性能测试实验
    2.6 本章小结
第3章 作动器的功放系统与控制电路设计
    3.1 惯性式电磁作动器功放系统设计
    3.2 惯性式电磁作动器积分电路设计
    3.3 惯性式电磁作动器移相电路设计
    3.4 MEMS 加速度计设计
    3.5 带通滤波器设计
    3.6 系统控制电路特性实验
        3.6.1 系统积分电路及滤波电路实验
        3.6.2 MEMS 加速度计校准实验
    3.7 本章小结
第4章 弹性基础的单层隔振系统振动传递机理
    4.1 隔振系统解析解分析
        4.1.1 任意边界条件下板的自由振动建模
        4.1.2 任意边界条件下板的强迫振动建模
        4.1.3 隔振系统强迫振动建模
    4.2 隔振系统有限元仿真分析
        4.2.1 单层固支板的模态仿真分析
        4.2.2 隔振系统有限元仿真分析
    4.3 单层隔振系统实验研究
        4.3.1 单层固支板的模态实验
        4.3.2 隔振系统传递函数实验
    4.4 隔振系统理论仿真及实验数据对比
        4.4.1 单层固支板的模态数据对比
        4.4.2 单层固支板的传函数据对比
        4.4.3 隔振系统的传函数据对比
    4.5 本章小结
第5章 基于弹性基础的单层隔振主动控制实验研究
    5.1 隔振系统反馈控制原理
    5.2 隔振系统控制仿真研究
        5.2.1 加控制器后隔振系统的传递特性
        5.2.2 隔振系统控制仿真研究
    5.3 全频段反馈控制实验
    5.4 振动电机激励下控制实验
        5.4.1 单点控制实验
        5.4.2 两点控制实验
        5.4.3 三点控制实验
        5.4.4 四点控制实验
    5.5 本章小结
结论与展望
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
致谢



本文编号：3770681