主动隔振器及自适应控制方法研究

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1、上海交通大学硕士学位论文摘要主动隔振器及自适应控制方法研究摘要在工程中，振动现象是不可避免的。被动隔振由于存在固有的缺陷，限制了隔振器的低频性能。主动隔振系统与被动隔振系统相比，对振动环境有较强的适应性，而且具有抑制低频振动和宽带随机振动的能力。因此，有必要研究主动隔振技术，将其应用到实际工程中去。本文研究了一种新型主被动混合隔振器，利用电磁作动器作为主动力的输出机构，并与被动隔振装置并联，对电磁作动器的结构参数进行设计使其满足实际的控制需要。通过应用适当的控制策略对电磁作动器的运动进行控制，达到减振的目的。这样设计的隔振

2、器可以同时发挥被动隔振和主动隔振的优势。具体而言，论文的主要内容包括：（1）设计了一种用于主动隔振的电磁作动器。首先建立电磁作动器的有限元模型，通过有限元模型的模态分析确定作动器的结构参数，使其在工作频段具有稳定的输出力。通过实验测试作动器输出力对其输入电压的频率响应曲线，并将作动器的动态特性测试结果与有限元预测结果进行比较，验证电磁作动器设计以及有限元分析结果的合理性。（2）建立了隔振系统的数学模型。在随机力的激励下，对隔振系统模型的三种不同状态进行PID控制。利用MATLAB和SIMULINK进行仿真，验证速度反馈、加

3、速度反馈，力反馈三种不同控制方法的控制效果。第I页上海交通大学硕士学位论文摘要（3）将Filtered-xLMS、FTF等自适应算法的基本理论应用到主动隔振中。在隔振系统控制通道辨识的基础上，研究了两种自适应算法，利用MATLAB对隔振系统进行仿真，验证主动控制策略的有效性。（4）在隔振系统的实验平台上测试主动隔振器的动态特性，并对控制通道的传递特性进行辨识。采用NI公司生产的实时控制器和Filtered-xLMS自适应控制方法对系统进行实验验证。关键词：主动隔振，电磁作动器，模态分析，自适应控制，PID控制第II页上海交

4、通大学硕士学位论文ABSTRACTACTIVEVIBRATIONISOLATORANDADAPTIVEVIBRATIONCONTROLMETHODSABSTRACTVibrationisaphenomenonthatwidelyexistsinengineeringapplications.Theperformanceofpassivevibrationisolationislimitedduetoitsinherentdisadvantages.Comparedwiththepassivevibrationisolati

5、on，activevibrationisolation(AVI)ismoreadaptivetothevariationofvibrationenvironment.Moreover,AVIsystemismoresuitabletosuppresslowfrequencyvibrationandbroadbandrandomvibration.Anewpassive-activeisolatorhasbeenstudied,usinganelectromagneticactuatortooutputtheactivefo

6、rceandcontrollingthemotionoftheactuatorbyapplyingpropercontrolalgorithms.Theisolatorhastheadvantagesofboththepassiveandactiveisolation.Mainworkissummarizedasfollows:(1)DesignanelectromagneticactuatorappliedtoAVI.Thefinitemodeloftheactuatorisfirstestablishedanditsp

7、hysicalparametersareworkedoutwithmodalanalysis.Thespeciallydesignedstructureensuresthatthefirstnaturalfrequencyoftheactuatoriskeptbelow20Hzandnoresonancepeakoccursinitsworkingband,whichisanexpectedperformanceandisbeneficialtovibrationcontrol.Themeasuredfrequencyre

8、sponseshowsthat第III页上海交通大学硕士学位论文ABSTRACTthefiniteelementmodelisaccurateandthefrequencyresponseoftheactuatoroutputforcehasnoresonancepeakwithin20-3000Hze