基于dsp的机械式自调谐吸振器控制系统的研究

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1、振动与冲击第３１卷第２４期ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤＳＨＯＣＫＶｏｌ．３１Ｎｏ．２４２０１２基于ＤＳＰ的机械式自调谐吸振器控制系统的研究康存军，龚兴龙，宗路航，彭超，陈现敏（中国科学技术大学近代力学系，中国科学院材料力学行为与设计重点实验室，合肥２３００２７）摘要：为了实现对一种机械式自调谐吸振器的减振控制，设计了以ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为主处理器的控制器和以Ｌ２９８Ｎ为核心的驱动器，结合变步长寻优控制算法开发了ＬａｂＶＩＥＷ人机界面。利用这套控制系

2、统，在多模态实验平台上进行该吸振器的减振控制实验，结果表明控制系统能够实现对吸振器的嵌入式控制，并且控制过程可实时观测。关键词：机械式自调谐吸振器；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；Ｌ２９８Ｎ；变步长寻优；ＬａｂＶＩＥＷ中图分类号：ＴＢ５３５；ＴＰ２９文献标识码：ＡＤＳＰｂａｓｅｄｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆａｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｄａｐｔｉｖｅｔｕｎｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎａｂｓｏｒｂｅｒＫＡＮＧＣｕｎｊｕｎ，ＧＯＮＧＸｉｎｇｌｏｎｇ，ＺＯＮＧＬｕｈａｎｇ，ＰＥＮＧＣｈａｏ，ＣＨＥＮＸｉａｎｍｉｎ（ＣＡＳＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＢｅｈａ

3、ｖｉｏｒａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ，ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭｏｄｅｒｎＭｅｃｈａｎｉｃｓ，ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＣｈｉｎａ，Ｈｅｆｅｉ２３００２７，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｃｏｎｔｒｏｌａｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｄａｐｔｉｖｅｔｕｎｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎａｂｓｏｒｂｅｒ（ＭＡＴＶＡ）ａｕｔｏｍａｔｉｃａｌｌｙ，ａｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｂａｓｅｄｏｎａｍａｉｎｐｒｏｃｅｓｓｏｒｏｆＴＭＳ３２０Ｆ２８１２ａｎｄａｄｒｉｖｅｒｂａｓｅｄｏｎＬ２９８Ｎｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ，ａｎａｌｇｏｒ

4、ｉｔｈｍｏｆｍｕｔａｔｉｖｅｓｔｅｐｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎｗａｓｕｓｅｄｔｏｄｅｖｅｌｏｐａＬａｂＶＩＥＷｈｕｍａｎｍａｃｈｉｎｅｉｎｔｅｒｆａｃｅ．Ｕｓｉｎｇｔｈｉｓｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ｔｈｅａｂｓｏｒｂｅｒｖｉｂｒａｔｉｏｎａｔｔｅｎｕａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｓｗｅｒｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄｏｎａｍｕｌｔｉｍｏｄａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｐｌａｔｆｏｒｍ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｅｄｔｈａｔｔｈｅａｂｓｏｒｂｅｒｃａｎｂｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｌｙａ

5、ｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ，ａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｐｒｏｃｅｓｓｉｓｒｅａｌｔｉｍｅｏｂｓｅｒｖａｂｌｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｄａｐｔｉｖｅｔｕｎｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎａｂｓｏｒｂｅｒ（ＭＡＴＶＡ）；ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２；Ｌ２９８Ｎ；ｍｕｔａｔｉｖｅｓｔｅｐｓｉｚｅｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ；ＬａｂＶＩＥＷ自调谐吸振器的频率调整一般是通过改变弹性元点的分离程度即可实现吸振器固有频率的调节，并利件的刚度或质量块的质量来实现，其中以变刚度方式用设计的模糊控制策略对其进行减振实验研究，结果更为常见。目前

6、研究较多的变刚度元件主要包括机械表明该器械的减振性能良好。但是，其控制程序在ＰＣ［１－４］［５－６］［７］式，智能材料式和电磁式等几种类型。机机上运行，数据采集由ＮＩ公司的数据采集卡（ＤＡＱ）完械式自调谐吸振器采用传统机械结构作为变刚度元成，不能实现嵌入式控制且成本较高。文献［３］中设计件，通过改变机械结构的等效刚度来实现吸振器的移了一种用于船舶减振的吸振器，其原理是通过调节片频。这种吸振器性能稳定，技术成熟，材料易得且廉弹簧跨距实现变刚度。文献［４］在文献［３］的基础上价，研究最为广泛。进一步分析了吸振器的结构原理和非线性，并设计了文献［１］中设计了一种应用于建

7、筑物减振的机械查表法粗调和变步长寻优结合的控制算法，但是，其控式自调谐吸振器，其原理是通过改变螺旋弹簧的有效制过程无法实时监控，且无自主驱动器。圈数来实现弹性元件的变刚度，从而改变吸振器的固本文从实际应用出发，针对于文献［３－４］中设计有频率。但是，其控制系统采用８－ｂｉｔ单片机８０５２ＡＨ的机械式自调谐吸振器（ＭＡＴＶＡ），设计了以作为主处理器，运算能力低，８ＭＨｚ的时钟频率使得系ＴＭＳ３２０Ｆ２８１２为核心的ＤＳＰ控制器和以Ｌ２９８Ｎ为核统实时性差。文献［２］中研制了一种由两条弹性梁构心的步进电机驱动器，结合变步长自寻优控制算法开成的变刚度结构，通过步进电机的

8、旋转改变两