轴向运动悬臂梁横向振动的磁力控制

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1、第42卷第5期2010年lO月南京航JournalofNanjing空航天大学学报UniversityofAeronautics＆Astronautics轴向运动悬臂梁横向振动的磁力控制王亮陈怀海贺旭东游伟倩(南京航空航天大学振动工程研究所，南京，210016)V01．42No．5OCt．2010摘要：研究了使用永磁铁对铁质轴向运动悬臂梁进行横向振动的主动控制；建立7自由端带有集中质量的轴向运动悬臂梁的振动理论模型，并通过振动实验进行了修正。通过理论分析和实验研究，得到了非接触磁力对铁质悬臂梁的作用规律，建立了使用非接触磁力进行横向振

2、动控制方法。对上述控制方法进行了模拟计算和实际实验，结果表明，模拟计算与实验完全吻合，梁的振动得到了有效抑制。关键词：轴向运动悬臂梁；振动控制；主动控制；磁力；非接触中图分类号：0328文献标识码：A文章编号；1005—2615(2010)05．0568-06ActiveVibrationControlofAxiallyMovingCantileverBeambyMagneticForceWangLiang，ChenHuaihai，HeXudong，YouWeiqian(InstituteofVibrationEngineeringR

3、esearch，NanjingUniversityofAeronautics&Astronauties，Nanjing，210016，China)Abstract：Thevibrationcontrolofanaxiallymovingironcantileverbeambythenoncontactforceofper—manentmagnetsisinvestigatedinexperimentswiththeplatformandapparatusofthemagneticcontrolsystem．Thetransversev

4、ibrationequationoftheaxiallymovingcantileverbeamwithatipmassisde—rivedandmodifiedaccordingtothemeasureddata．Thepropertiesoftheforcebetweenthemagnetandthebeamaredeterminedbythetest．Acontrolstrategyforthesuppressionofthebeamtransversevi—brationbythenoncontactforceoftheper

5、manentmagnetispresentedandappliedintheexperiments．Numericalsimulationsareingoodagreementwiththemeasuredones．Theresultshowsthatthevibra—tioncontroImethodiSeffective．Keywords：axiallymovingcantileverbeam；vibrationcontrol；activecontrol；magneticforce；noncon—taCt物质的轴向运动会诱发其产生

6、横向振动并可能导致失稳，这一问题具有广泛的工程背景，受到了众多研究者的关注[1-3]。例如，高速运动磁带或纸带、轧制钢带、航天器在太空展开的附件、传送链或带、声纳拖曳线阵、伸展的机械臂等。一方面，这类振动问题对生产的产品质量或作业过程的安全性和可靠性会产生重要影响；另一方面，这类振动在理论求解和实际控制上也存在着较大的难度。因此，该类问题已成为国内外研究的一个热点，对其振动进行控制对保证操作过程安全和精度等都具有重要意义。前人已对轴向运动梁模型的运动动力学特性、基金项目：国家自然科学基金(10672078)资助项目；江苏省研究生创新计

7、划(CX07B一062z)资助项目。收稿El期：2009-10-09；修订日期：2009—12—16作者简介：王亮，男，博士研究生，1985年9月生；陈怀海(联系人)，男，教授，博士生导师，E—mail：CHHNUAA@nuaa．edu．cn。第5期王亮，等：轴向运动悬臂梁横向振动的磁力控制569稳定性、响应求解等做了大量的工作“{]。目前，在较先进的振动控制技术中，很多采用可变电磁场对铁质梁的横向振动进行控制。Kojima等￡7]研究了端部质量受变化的电磁场力激励下的悬臂梁的时间响应。Lu等[sqo]研究了轴向受时变磁场作用的简支梁

8、的动力学问题，表明了使用合适的幅值与频率的电磁场可以控制梁的振动。Lu等[83使用多尺度法，Shih等[93和Liu等[103使用数值方法得到了时变运动方程的解。其中控制效果是由Barun等[1妇给出，他们研究了可变磁场