自调谐吸振技术的研究

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1、摘要吸振器是一种常用的振动控制器械，在航空航天，建筑、船舶等很多领域都得到了广泛应用。普通被动式吸振器的减振效果在外界激励频率发生改变的情况下会显著变差。为了解决这一问题，发展出自调谐吸振技术。自调谐吸振器能够实时调整其固有频率来追踪激励频率，从而取得更好的宽频减振效果。目前，自调谐吸振技术已经得到了一定的发展，但具体的工程应用仍然存在许多问题亟待解决，这些问题主要表现在器械的减振性能不够理想，实用化程度不高，应用研究较少等方面。因此，进一步开展自调谐吸振技术研究具有重要的理论和工程应用价值。本文以实验室承研的国家应用技术研究项目为背景，围绕自调谐吸振技术开展了理

2、论和实验研究，主要内容包括自调谐吸振器的设计研究，自调谐吸振技术在多模态系统减振中的应用研究和主动式自调谐吸振技术的研究。具体内容如下。针对实际应用需求，开展了自调谐吸振器的设计研究。分析了吸振器结构参数对减振效果的影响。设计了一种机械式变刚度结构，以这种变刚度结构为核心，研制出机械式自调谐吸振器，并对其进行了逐代改进、优化。最终得到的自调谐吸振器具有结构紧凑，质量利用率高，控制方便快速等优点。吸振器动力学性能的测试结果表明，该吸振器具有较宽的移频范围，且阻尼较小。为自调谐吸振器设计了一种兼顾快速性和准确性的变步长、自寻优控制策略，并对控制策略的效果进行了仿真分析

3、。开展了自调谐吸振技术在多模态系统减振中的应用研究。利用子结构综合法建立了耦合系统的数学模型，依据该模型进行了仿真分析。重点考察了不同安装位置的自调谐吸振器减振效果之间的差异，在此基础上确定了吸振器的最优安装位置。建立了大质量、多模态的模型实验平台，在该平台上对所研制的机械式自调谐吸振器的减振效果进行了评估测试。结果表明：利用自调谐吸振器能够有效控制多模态系统振动；机械式自调谐吸振器的减振性能较好。在质量1：1：1／60的情况下，能够在11．17Hz的范围内取得5dB以上的减振效果。采用有限元方法对系统进行了仿真计算，所得结果和实验结果吻合良好。为提高自调谐吸振器

4、的减振效果，将主动控制技术引入到自调谐吸振技术领域，研制出主动式自调谐吸振器。对主动式自调谐吸振器的减振机理进行了理论分析，在此基础上提出了主动式自调谐吸振器的控制策略。利用磁流变弹性体材料设计了一种主动式自调谐吸振器，分别在振动台和梁结构平台上对吸振器的动力学性能和减振特性进行了测试，结果表明：加入主动力后吸振器的阻尼比明显摘要减小，减振效果显著提高。这表明了采用这种方案来改善吸振器的性能是可行的。本文还对吸振器和梁结构平台的耦合系统进行了理论建模和仿真分析，所得结果和实验结果吻合良好。关键词：振动控制，自调谐吸振技术，吸振器，多模态振动，主动振动控制nAbst

5、ractABSTRACTTunedvibrationabsorbers(TVAs)arewidelyusedinindustriestosuppressundesirablevibrationsofmachinesexcitedbyharmonicforces．However。the佻isonlyeffectiveinanarrowfrequencyrange．Astheexcitationfrequencyvaries，thevibrationattenuationeffectoftheTVAdecreasesorevencollapsesbecauseofmi

6、stuning．ThisproblemlimitsmanypracticalapplicationsoftheTVAs．Onesolutionistodevelopanadaptivetunedvibrationabsorber(ATYA)．Byadjustingaresonantfrequencyinrealtimetotracktheexcitationfrequency,theATVAisabletoimprovethevibrationattenuationperformancesignificantly．Inrecentyears，theadaptive

7、tunedvibrationabsorbingtechnologyhasbeendevelopedrapidly．However,inrealengineeringapplications，manyissuesarestillneededtobedealtwithappropriately．Theseissuesinclude：poorvibrationattenuationperformanceofthedevice，lowlevelofpracticalapplications，andlackoftheapplicationresearch．Therefore

8、，furt