磁流变弹性体压电堆智能隔振器控制关键技术研究

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1、磁流变弹性体/压电堆智能隔振器控制关键技术研究重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：王渊指导教师：浮洁副教授专业：仪器科学与技术学科门类：工学重庆大学光电工程学院二O一五年四月ResearchonKeyTechnologyofControlStrategyofIntelligentIsolatorbasedonMagnetorheologicalElastomerandPiezoelectricStackAThesisSubmittedtoChongqingUniversityInPartialFulfillmentoftheRequirementfortheM

2、aster’sDegreeofEngineeringByWangYuanSupervisedbyAssociateProf.FuJieSpecialty:InstrumentScienceandTechnologyCollegeofOptoelectronicEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2015中文摘要摘要近年来，随着精密加工、精密测量与微装配等技术的发展，微振动对精密加工精度的影响变得十分突出，且具有频率范围宽等特性。传统的被动隔振技术对低频振动抑制效果差，且不能满足复杂激励环境下的隔

3、振要求。主动隔振能量消耗大，且高频振动抑制效果不理想。以磁流变弹性体为代表的半主动控制技术不仅具有被动隔振稳定性好的特点，还能根据激励变化进行参数实时调节，成为振动控制领域的研究热点。因此，采用主动/半主动一体化的隔振方式可以兼顾主动隔振对低频振动抑制效果好和被动隔振高频稳定性好的优点，能够获得更佳的微振动抑制效果。本文针对主动/半主动一体化隔振中的控制关键技术问题，从以下几个方面进行研究：①研究压电堆执行器的动态特性。搭建压电堆执行器的动态特性测试系统，测试其在空载状态下的输出位移和约束状态下的输出力，研究其输出位移和输出力与输入电压幅值和频率的关系，根据测试结果

4、辨识执行器的等效刚度和阻尼及位移增益和力增益。②搭建磁流变弹性体隔振器动力学特性测试系统，对其进行不同电流作用下的扫频实验，根据实验结果分析其传递特性，并辨识其等效刚度和阻尼系数。③利用仿真分析和实验测试的方法研究了简支梁的振动特性，确定其模态频率和模态振型。根据梁的振动特性，分别针对单频激励和多频激励设计基于压电堆执行器的简支梁模糊控制器。搭建基于dSPACE的主动控制实验系统，通过实验验证所设计模糊控制器的有效性。④借鉴天棚控制思想推导磁流变弹性体隔振系统半主动控制条件，并设计磁流变弹性体隔振系统半主动模糊控制器。借助Matlab/Simulink平台建立半主动

5、控制仿真系统，分别对正弦激励、随机激励和脉冲激励下的模糊控制控制与on-off控制效果进行对比研究。⑤建立基于压电堆执行器和磁流变弹性体隔振器的混合隔振系统二自由度动力学模型，并通过数值仿真研究输入电流、中间质量及输入电压变化对系统传递特性的影响。设计模糊控制器，在Matlab/Simulink平台上建立混合隔振系统模糊控制仿真系统，对低频、中高频激励及切换控制效果进行研究。关键词：压电堆执行器，磁流变弹性体隔振器，模糊控制，混合隔振系统I英文摘要ABSTRACTAlongwiththedevelopmentofprecisionfabrication,precis

6、ionmeasurementandassemblingtechnology,ithasbeenadifficultandhotproblemofdesideratetosolvethathowtoeffectivelyreducethevibrationoftheadverseeffects.Theexistingmicrovibrationcontrolmethodsmainlyincludepassiveandactivevibrationisolationmethods.Howeverthetwomethodshavesomedisadvantages.The

7、passiveonehaspoorlowfrequencysuppressioneffects,andcouldnotmeettherequirementsofvibrationisolationwhentheexcitationiscomplicated.Theactiveonehaslargeenergyconsumption,poorstabilityandhighfrequencysuppressioneffects.Thesemi-activeonebasedontheMagnetorheogicalelastomer(MRE)hasthecharac