混合励磁电磁阻尼器及其半主动隔振特性研究.pdf

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1、硕士学位论文混合励磁电磁阻尼器及其半主动隔振特性研究RESEARCHONAHYBRIDEXCITATIONELECTROMAGNETICDAMPERANDITSPERFORMANCEOFSEMI-ACTIVEVIBRATIONISOLATION王伟钊哈尔滨工业大学2018年6月国内图书分类号：TH535学校代码：10213国际图书分类号：621密级：公开工程硕士学位论文混合励磁电磁阻尼器及其半主动隔振特性研究硕士研究生：王伟钊导师：吴佩年教授申请学位：工程硕士学科：机械工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2018年6月授予学位单位：哈尔滨工业

2、大学ClassifiedIndex:TH535U.D.C:621DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringRESEARCHONAHYBRIDEXCITATIONELECTROMAGNETICDAMPERANDITSPERFORMANCEOFSEMI-ACTIVEVIBRATIONISOLATIONCandidate：WangWeizhaoSupervisor：Prof.WuPeinianAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：Me

3、chanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士学位论文摘要航天器在服役过程中，需要“超稳超静”的工作环境，但航天器上的具有振幅小、频带宽、敏感性特点的微振动会降低敏感载荷的工作精度，如侦察相机的成像精度、流体力学的实验精度等。电磁阻尼器由于具有响应快、非接触式、阻尼力易调节、无液体泄露、

4、易于控制等优点逐渐被广泛用于振动控制。本文设计一种阻尼力可调的混合励磁电磁阻尼器，并对其阻尼特性进行了分析。结合空间微振动环境，设计适应于微振动控制的混合励磁电磁隔振器。本文首先根据航天器在空间中的工作环境特点，设计适应于太空环境的混合励磁电磁阻尼器结构方案。利用分层理论和基尔霍夫磁位差定律对混合励磁电磁阻尼器在空载和振动情况下的间隙磁场进行解析分析；根据能量守恒定律求解出阻尼功率，仿真分析系统参数对阻尼特性的影响，发现阻尼系数随速度先近似线性增大后减小，最后趋于平缓。为了降低共振峰值提升隔振系统对共振区振动的抑制效果，需要提高共振区域频率范

5、围内的阻尼系数。静态间隙磁场仿真优化结构参数使得空载间隙磁场从0.873T提高到了0.921T。瞬态仿真得到的速度-阻尼力曲线变化趋势与解析法基本一致，发现误差为涡流热效应、漏磁、不规则间隙磁密波形等的影响。以此为依据进行隔振特性分析，仿真分析被动情况下的幅频特性曲线。为了达到在整个宽频工作范围上的隔振效果，需要对共振区进行半主动控制。对纯PID控制在改善共振区效果的同时恶化了隔振区抑振效果的问题进行了探讨，设计一种时频PID控制器，对不同频段采用对应的PID参数值，达到理想天棚刚度和阻尼的振动抑制效果，效果表明共振区幅值下降了50%左右，而

6、且能有效保证被动的隔振效果。同时，提出了自适应Smith预估器对系统的时变和延时特性进行动态实时校正，能在较短时间内达到稳定，且误差较小。采用针对于整个振动抑制频率范围的隔振效果评价指标，对被动隔振和PID半主动控制进行隔振效果分析。设计并制造混合励磁电磁阻尼器，搭建被动隔振平台，对单自由度混合励磁电磁阻尼器被动隔振系统进行实验研究，结果表明与解析分析的阻尼系数相差9.59%，考虑到漏磁、涡流热效应等，在一定程度上能表明混合励磁电磁阻尼器阻尼力模型的可靠性。关键词：电磁阻尼器；微振动；混合励磁；时频PID；磁场优化-I-哈尔滨工业大学工程硕士

7、学位论文AbstractItisessentialtoprovideanultra-stableandultra-quietenvironmentforspacecraftworkinginouterspace.However,themicro-vibrationwhichissensitiveandhassmallamplitudeandwidefrequencybandwillaffectthenormalworkofsensitiveloadsandreducetheworkaccuracy,suchastheimagingaccura

8、cyofreconnaissancecameras,testingaccuracyoffluiddynamics.Duetotheiradvantagesoffas