主动隔振系统中控制力对结构参数的影响

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1、主动隔振系统中控制力对结构参数的影响37文章编号:1006-1355(2001)04-0037-033主动隔振系统中控制力对结构参数的影响牛军川田国会宋孔杰(山东大学机械工程学院济南250061)摘要用有效导纳来描述作动器的控制力,建立FBRE系统主动隔振模型,采用子结构导纳综合法,推导FBRE主动隔振模型振动传递的功率流目标函数。在PID等多种控制策略下,分别探讨了控制力对结构参数的影响,对恰当选择反馈增益参数有指导意义。关键词主动隔振;功率流;结构参数中图分类号:TB535文献标识码:AINFLUEN

2、CEOFCONTROLFORCEONSTRUCTUREPARAMETERSOFACTIVEISOLATIONSYSTEMNIUJun2chuanTIANGuo2huiSONGKong2jie(CollegeofMech.Eng.,ShandongUniversity,Jianan250061China)Abstract:AFBREisolationmodelisestablished,andthecontrolforceoftheactuatorisdescribedusingEffectiveMobil

3、ity.Thepowerflowtransmittedintothefoundationthatisre2gardedasthecostfunctionoftheactiveisolationsystemisderivedbysubsystemmobilitysynthesistechnique.Underseveralactivecontrolstrategies,forexamplePID,theinfluenceofthecontrolforceonthestructureparametersare

4、discussed,andthishasmuchguidingsignifi2cance.Keywords:Activevibrationisolation;Powerflow;StructureparameterRigidEquipment)隔振系统,Pan和Hansen等前言曾做过研究,探讨了优化控制策略下,系统功率[3]航空航天、船舰和精密仪表等领域对隔振流的传递特性。在通常的主动隔振研究中,技术的苛刻要求,以及近几年来力学、计算机,主动隔振一般是和被动隔振相联系的,并且在控制以及材料等相关科学的进

5、步,使主动隔振已有的文献中,也常常采用主动和被动隔振相技术成为振动隔离研究的热点,受到了中外学结合的形式,这样可以发挥主动和被动控制各[4]者的普遍重视,各种控制方法和控制策略不断自的优势,实现技术上的互补。把主动控制[1,2]涌现。中控制力进行合理地模型化处理,并把它的作在柔性隔振实践中,柔性基础本身具有复用归结到传统的被动隔振的领域进行分析,便杂的动力学特性,并且和支承、机器存在较强的于理解振动能量在主动控制系统中的传递规律耦合作用,从而使柔性隔振成为主动隔振研究和实质,具有重要意义。的难点之一。对于

6、FBRE(FlexibleBaseand本文基于FBRE主动隔振模型,用功率流收稿日期:2001—01—183国家自然科学基金资助课题作者简介:牛军川,(19—),男,山东济南人,在读博士生,主要从事振动噪声控制及智能结构控制等研究。2001年8月噪声与振动控制第4期的观点,对主动隔振系统的传递特性进行了研-1E11=B11B21+Z11究,把作动器的控制力模型化为阻抗,和被动隔E-112=B12-B11B21B22+Z12振器并联。在多种控制策略下,探讨各个反馈-1(5)E21=B21+Z21增益对主动

7、隔振系统的结构参数的影响。-1E22=-B21B22+Z221FBRE系统的主动隔振模型用四端参数形式表示并联复合隔振元件的动力学特性,有图1为FBRE隔振系统的基本模型,支承FB1S11S12FB2为被动隔振器与作动器并联,作动器位于被动=(6)VB1S21S22VB2隔振器的内部,被动隔振器为柔性的隔振弹簧。则其中的四端参数元素为作动器只产生轴向上的控制力,控制力由支承-1两端的反馈信号和控制律给出,作用在隔振器S11=E11·E21-1两端,等值反向。当作动器的控制力为零时,主S12=E12-E11

8、·E21·E22(7)-1被动联合控制就退化为被动控制,所以该模型S21=E21比较合理地综合了主被动控制两种因素,便于S-122=-E21·E22运用被动隔振已有的研究成果研究主被动联合同样对于多个扰动的简支柔性板式基础,隔振。图2是图1基础上的各个子系统的动力利用传递导纳理论推求的导纳矩阵为传递的详细分解,FBRE系统具有刚性机器A、并联支承B和柔性基础C三个子系统,机器和基础都分别受到柔性弹簧支承力和作动器控制力的作用。