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磁悬浮隔振器的动态建模与自收敛控制

作　者: 段小帅
导　师: 梁青
学　校: 中国科学技术大学
专　业: 控制科学与工程
关键词: 主动隔振磁悬浮隔振器隔振评价指标动态电磁力模型自寻优前馈控制自收敛前馈控制
分类号: TB535.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

振动控制是船舶领域内一个非常重要的问题。传统的被动隔振一旦安装完成,其参数难以改变,对隔振对象的状态变化和振源的变化没有较强的适应性,且被动隔振不能保证低频段的隔振性能。与其相比,主动隔振具有自适应性强、对低频振动控制效果好等优势,逐渐成为研究的热点。本文基于自行设计的第2版磁悬浮隔振器,开展了主动隔振相关的理论与实验研究。详细推导了隔振系统中振级落差、插入损失和力传递率三个隔振评价指标的表达式,得出了在一定的条件下三个指标相差一个常量的关系,提出了一种能全面准确反映主被动复合隔振效果的方法,然后介绍了第2版磁悬浮隔振器及弹性基座的设计情况,通过实验结果验证了评价指标之间的关系,并通过仿真研究了三个指标与系统的阻尼、刚度和质量之间的关系。磁悬浮隔振器中的作动器是电磁作动器,通过控制输入电磁铁的电流来控制电磁力的大小。为了进行有效的振动主动控制,需要建立电磁力与电流、气隙之间的关系。对电磁力实验建模方法进行改进,通过实验建立了电磁作动器动态电磁力与电流、气隙之间的关系,得到了比较准确的考虑频率因素的动态电磁力模型。给出了一种自寻优前馈控制方案,在磁悬浮隔振系统中获得了较好的实验效果。为了解决振动主动控制算法中次级通道建模的问题,在对滤波x最小均方(滤波x-LMS)算法几何分析的基础上,给出了一种不需要次级通道模型的自收敛前馈控制算法,在磁悬浮隔振实验平台上进行实验,在5.0Hz-15.0Hz频段内取得了良好的实验效果,最后研究了分块归一化对自适应前馈控制收敛速度的影响。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-7
目录  7-9
图目录  9-11
第1章绪论  11-16
  1.1 引言  11
  1.2 主动隔振技术及磁悬浮系统的发展与现状  11-14
  1.3 本文的主要内容  14-16
第2章磁悬浮隔振器的隔振评价指标研究  16-37
  2.1 被动隔振评价指标研究  16-18
    2.1.1 振级落差与插入损失的关系  17-18
    2.1.2 振级落差与力传递率的关系  18
  2.2 主被动复合隔振评价指标研究  18-20
  2.3 第2 版磁悬浮隔振器及弹性基座的设计  20-28
    2.3.1 模态分析  25-26
    2.3.2 静力分析  26-27
    2.3.3 谐响应分析  27-28
  2.4 磁悬浮隔振器的被动隔振实验  28-36
    2.4.1 实验系统组成  28-30
    2.4.2 实验步骤  30
    2.4.3 实验结果分析  30-32
    2.4.4 评价指标与其它因素的关系  32-36
  2.5 本章小结  36-37
第3章动态电磁力建模与自寻优前馈控制研究  37-50
  3.1 动态电磁力建模  37-41
    3.1.1 实验装置及方案  38-39
    3.1.2 数据分析及建模  39-41
  3.2 自寻优前馈控制研究  41-46
    3.2.1 前馈控制律设计  42-43
    3.2.2 在线自寻优算法  43-46
  3.3 磁悬浮隔振器的自寻优前馈控制实验  46-49
  3.4 本章小结  49-50
第4章自收敛前馈控制的研究  50-62
  4.1 自收敛前馈控制研究  50-59
    4.1.1 滤波x-LMS 算法的几何分析  51-53
    4.1.2 不需要次级通道的自收敛前馈控制算法  53-55
    4.1.3 算法仿真  55-56
    4.1.4 实验研究  56-58
    4.1.5 与滤波x-LMS 算法的比较  58-59
  4.2 自适应前馈控制的收敛速度研究  59-61
  4.3 本章小结  61-62
第5章结束语  62-65
  5.1 本文的主要贡献  62-63
  5.2 在本研究方向上进一步的工作  63
  5.3 工作心得体会  63-65
参考文献  65-70
攻读硕士学位期间发表的论文  70-71
致谢  71-72
附录  72-77

磁悬浮隔振器的动态建模与自收敛控制

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