基于直线电机的管道主动减振控制系统研究
发布时间：2023-10-02 00:25
管道振动引发的事故频频发生,不仅对生产和经济造成损害,还会对周围的人造成人身安全。在复杂管路系统中,引起管道振动原因复杂,目前的管道减振技术大多采用被动减振,减振的效果不是很好。本文针对复杂管路系统进行主动减振研究,采用刚度阻尼调节法来实时对管道的振动进行控制,具有很强的工程实际意义。本文对管路主动减振控制系统中的关键部件进行了详细的研究,针对作动器的设计采用在被动减振的基础上进行主动减振,通过分析管路系统振动特性,同时结合动力吸振器的原理,获得了作动器的刚度与阻尼。对作动器进行详细的有限元瞬态电磁场分析,结果表明:在磁通密度未饱和的情况下,作动器输入的电流与输出的电磁力基本为线性关系。为了确定控制信号作用于R-L电路中对响应电流的影响,采用Simulink对其进行了仿真研究,得出了PWM控制信号在合理的频率下能起到模拟信号相同的控制效果,并通过实验验证仿真结论。针对控制器的输出特点进行研究,提出了两种不同的信号输出方式,并通过测试对比确认了此控制系统采用差分输出的方式输出控制信号。为了能将连续的控制方程转化为适合程序编写的形式,首先基于刚度阻尼调节法、系统动力方程、作动器电压及电磁力...
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 管路振动研究
1.3 管道减振国内外研究现状
1.3.1 管路被动减振研究现状
1.3.2 管道半主动减振研究现状
1.3.3 管道主动减振研究现状
1.4 本文主要内容
1.5 本章小节
2 管路主动减振系统的设计
2.1 引言
2.2 主动减振控制系统的整体设计
2.3 基于有限元的管路模态分析
2.3.1 有限元法简介
2.3.2 管路系统的建模
2.3.3 管路系统的模态分析
2.4 基于动力吸振器的作动器弹簧设计
2.4.1 作动器刚度阻尼计算
2.4.2 作动器的弹簧设计
2.5 基于等效磁路与有限元法的作动器电磁性能研究
2.5.1 基于等效磁路法的作动器电磁性能研究
2.5.2 作动器结构设计
2.5.3 基于Ansoft Maxwell的作动器电磁特性研究
2.6 本章小节
3 PWM控制信号的研究
3.1 引言
3.2 PWM输出频率对惯性电路中电流影响的研究
3.2.1 PWM的基本原理
3.2.2 Simulink PWM模块设计
3.2.3 基于PWM信号的作动器电路响应电流仿真研究
3.2.4 Arduino Due简介
3.2.5 基于计时器的PWM工作机理
3.2.6 基于PWM信号的作动器电路响应电流实验研究
3.3 Arduino Due的 PWM信号输出方式研究
3.3.1 基于Arduino Due和反向运放的PWM信号研究
3.3.2 基于Arduino Due和反向运放的PWM信号测试
3.3.3 基于Arduino Due与差分法的PWM信号研究
3.3.4 基于Arduino Due与差分法的PWM信号测试
3.4 本章小节
4 控制算法的设计
4.1 引言
4.2 主动减振控制算法的差分化
4.2.1 作动器输入电压控制算法
4.2.2 控制算法离散化
4.3 控制算法中各系数的计算
4.3.1 作动器线圈电感测量
4.3.2 刚度和阻尼反馈系数
4.4 控制程序设计
4.5 本章小结
5 主动减振系统的仿真研究
5.1 引言
5.2 管道主动减振系统的状态空间表达式
5.3 连续系统下的管路主动减振仿真研究
5.4 离散系统下的管路主动减振仿真研究
5.4.1 采样频率对主动减振效果影响的研究
5.4.2 噪声对主动减振效果影响的研究
5.5 本章小结
6 管路振动及控制系统实验研究
6.1 引言
6.2 传感器噪声处理与位移特性实验
6.2.1 位移反馈信号消噪实验研究
6.2.2 微分反馈信号消噪实验研究
6.2.3 位移传感器的标定实验
6.3 作动器性能实验
6.3.1 作动器固有频率实验
6.3.2 作动器运动状态下电路实验
6.4 管道振动实验装置
6.4.1 管路系统实验装置
6.4.2 减振系统实验装置
6.4.3 管路系统振动测试
6.5 本章小节
7 总结与展望
7.1 论文主要结论
7.2 前景与展望
作者简介
参考文献
本文编号：3849732
【文章页数】：100 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
1.1 引言
1.2 管路振动研究
1.3 管道减振国内外研究现状
1.3.1 管路被动减振研究现状
1.3.2 管道半主动减振研究现状
1.3.3 管道主动减振研究现状
1.4 本文主要内容
1.5 本章小节
2 管路主动减振系统的设计
2.1 引言
2.2 主动减振控制系统的整体设计
2.3 基于有限元的管路模态分析
2.3.1 有限元法简介
2.3.2 管路系统的建模
2.3.3 管路系统的模态分析
2.4 基于动力吸振器的作动器弹簧设计
2.4.1 作动器刚度阻尼计算
2.4.2 作动器的弹簧设计
2.5 基于等效磁路与有限元法的作动器电磁性能研究
2.5.1 基于等效磁路法的作动器电磁性能研究
2.5.2 作动器结构设计
2.5.3 基于Ansoft Maxwell的作动器电磁特性研究
2.6 本章小节
3 PWM控制信号的研究
3.1 引言
3.2 PWM输出频率对惯性电路中电流影响的研究
3.2.1 PWM的基本原理
3.2.2 Simulink PWM模块设计
3.2.3 基于PWM信号的作动器电路响应电流仿真研究
3.2.4 Arduino Due简介
3.2.5 基于计时器的PWM工作机理
3.2.6 基于PWM信号的作动器电路响应电流实验研究
3.3 Arduino Due的 PWM信号输出方式研究
3.3.1 基于Arduino Due和反向运放的PWM信号研究
3.3.2 基于Arduino Due和反向运放的PWM信号测试
3.3.3 基于Arduino Due与差分法的PWM信号研究
3.3.4 基于Arduino Due与差分法的PWM信号测试
3.4 本章小节
4 控制算法的设计
4.1 引言
4.2 主动减振控制算法的差分化
4.2.1 作动器输入电压控制算法
4.2.2 控制算法离散化
4.3 控制算法中各系数的计算
4.3.1 作动器线圈电感测量
4.3.2 刚度和阻尼反馈系数
4.4 控制程序设计
4.5 本章小结
5 主动减振系统的仿真研究
5.1 引言
5.2 管道主动减振系统的状态空间表达式
5.3 连续系统下的管路主动减振仿真研究
5.4 离散系统下的管路主动减振仿真研究
5.4.1 采样频率对主动减振效果影响的研究
5.4.2 噪声对主动减振效果影响的研究
5.5 本章小结
6 管路振动及控制系统实验研究
6.1 引言
6.2 传感器噪声处理与位移特性实验
6.2.1 位移反馈信号消噪实验研究
6.2.2 微分反馈信号消噪实验研究
6.2.3 位移传感器的标定实验
6.3 作动器性能实验
6.3.1 作动器固有频率实验
6.3.2 作动器运动状态下电路实验
6.4 管道振动实验装置
6.4.1 管路系统实验装置
6.4.2 减振系统实验装置
6.4.3 管路系统振动测试
6.5 本章小节
7 总结与展望
7.1 论文主要结论
7.2 前景与展望
作者简介
参考文献
本文编号：3849732
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3849732.html
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