付鲁华[1]2004年在《动力机械系统振动主动控制部分施控理论的研究》文中认为本文以汽轮发电机组转子轴系和内燃机整机振动系统为例,围绕动力机械系统振动的部分主动施控(PAC)这一核心问题,进行了深入的理论分析和相关特性研究,并根据控制对象的特点分别提出了部分模态施控(PMC)、部分坐标施控(PCC)和部分频带施控(PFC)的主动控制策略。文中首先在弹性连续体阶梯轴系扭振响应计算的基础上,根据各阶扭振模态响应的强弱,利用独立模态空间控制理论,进行了 PMC的理论分析和仿真计算。同时又对 PMC 应用过程中的某些特性进行了深入的分析和讨论,对耦合问题、加权矩阵及稳定度参数的选取问题等,提出了相应的技术措施和重要的参考依据。根据系统中某些关键部位对振动响应较高的要求,建立了以这些关键部位振动响应为变量构成的性能指标,以性能指标最小化为目标进行了 PCC 控制规律的推导和求取,并在理论分析指导下,完成了汽轮发电机组转子轴系扭振 PCC 控制效果的计算机仿真,得到了包括施控部位和无控部位在内的良好的整体控制效果。为验证 PMC 理论,在轴系扭振模拟实验台上对一台 200MW 汽轮发电机组转子轴系的扭振进行了 PMC 的主动控制模拟实验,取得了比较理想的结果,验证了理论分析的正确性。在对称于质心的四点支承安装的基础上,内燃机整机振动的能量主要集中在 x 自由度和( z ? β )两个自由度的耦合振动方面,同样适宜采用 PMC 控制技术。为了将有效的控制作用集中在最需要的地方,分析了频域内有关部分施控的特性,提出了 PFC 施控策略。根据 PFC 原理建立的性能指标是频率的函数,从而可以根据需要给予特定频带内额外的加权。在对内燃机整机振动的频域特性分析后,进行了内燃机整机振动 PFC控制过程的仿真计算,并最终取得较常数加权矩阵更为优化的控制效果。
王向阳[2]2003年在《内燃机振动主动控制的应用研究》文中研究说明整机振动和轴系扭振是内燃机上存在的两类最主要的振动问题，本文主要是研究内燃机的整机振动。为了改善内燃机的工作状况，本文利用微机控制技术，采用自动控制理论，以易于安装的主动减振器为研究对象，把整机振动速度作为控制目标，采用闭环模式对内燃机的振动进行有效的在线控制。本文根据内燃机振动的具体特点，在仔细分析了振动主动控制原理的基础上，建立了适合内燃机整机振动的数学模型和采用了模糊控制方法，提出了一种新的内燃机整机振动主动控制减振系统，该系统以微控制器为核心，配以测加速度和控制机电转换执行机构组成。本文大致可以分为叁个部分。 第一部分是将现代控制理论和机械振动理论结合起来，系统地阐述了振动主动控制的基本原理和分析方法，推导了适合内燃机整机振动的单变量系统的典型反馈控制形式及其数学模型，分析了系统的传递函数。在此基础上，导出并分析了内燃机整机振动的六自由度振动模型并对模型进行了分析简化。从理论上对电控主动减振系统做了细致的分析。 第二部分是设计电控主动减振系统。该系统是以AT89C52单片微型机为核心，外围硬件包括传感器、放大器、滤波器、A／D转换器等以及与步进电机配套的执行电路。文章对这些硬件的选择以及软件结构、控制算法等作了详细的分析。 第叁部分根据设计的电控减振系统对柴油机进行了振动主动控制的实验。实验结果表明，采用主动控制后，柴油机的整机振动可以控制在合格范围之内。
于镒隆[3]2005年在《大型多支承旋转轴系低频振动主动控制模拟研究》文中提出本文以200/300MW汽轮机转子实验模型轴系为对象,以数学理论分析、计算机仿真、实验验证为手段,研究大型多支承单轴低频弯曲振动、扭转振动的主动控制问题,具体涉及多支承轴系振动特性分析、振动主动控制理论分析、控制系统设计、执行系统设计、主动控制实验系统设计、轴系振动低阶模态实验分析。首先,阐述大型轴系低频振动及其控制问题的国内外研究现状与发展趋势。然后,在建立多支承轴系弹性动力学模型基础上,利用动力学数值仿真方法与有限元方法分析低频振动特性,弄清轴系振动的低阶固有频率及其振型,并分析几种典型激励下的响应特性。接着,分析几种现代控制理论的控制特点,针对模型轴系建立集中质量模型,结合其振动特性,探讨最优控制理论在多支承轴系低频弯扭振动主动控制中的应用,导出系统状态空间模型,运用LQ/LQG算法确定控制律,设计模型轴系低频振动最优控制系统,并对其进行模拟控制的仿真分析。其次,为配合主动控制模拟实验与工程应用模拟研究的需要,研制主动控制执行机构,即采用高频响动圈式电磁开关阀,创造性地设计能对大型轴系弯曲振动、扭转振动施加广义主动控制力的电液式周向加载执行系统,并分析该执行系统动力响应特性与电磁特性。最后,在模型轴系低频振动特性、控制器、执行器特性研究基础上,设计轴系低频振动主动控制实验系统,介绍系统结构组成与仪器装备。另外,依据需要,研究中适当安排模型轴系模态实验研究,并对实验数据进行分析和处理。本文主要解决叁个关键技术问题,一是现代控制理论在轴系低频振动控制中应用问题,二是新型执行器的开发设计问题,叁是轴系低频弯振、扭振主动控制实验系统设计问题。大型轴系低频振动的特点是激励能量大,系统输入随机,响应不稳定。运用主动控制技术来解决轴系的弯扭振动问题是一种较理想的方法,从理论上和技术上都是可行的,只是要应用到工程实际中还有诸多深入细致的问题有待研究。但可以预见,该项技术的工程应用,将能产生巨大社会效益和经济效益。
张军[4]2002年在《发动机振动及半主动控制技术研究》文中进行了进一步梳理本文总结了发动机振动控制的研究和发展现状，从理论上，分析了发动机振动的能量分布情况，阐述了发动机的全状态反馈施控系统和部分状态施控反馈系统，并提出了部分施控的状态选取方法，同时结合某具体型号的发动机，建立了发动机的振动主动控制模型，采用以二次型性能指标的最优控制律，进行了整机振动主动控制模拟分析。另外，以某发动机悬置的设计为背景，比较了各种设计方法，论证出半主动连续可控阻尼悬置为最佳的方案，并用简化的悬置模型进行了数值仿真分析，通过得到的振动性能的比较，表明按天棚阻尼设计的连续性半主动悬置系统，能够有效地隔离发动机振动，有很好的工程应用前景。
王曦[5]2003年在《内燃机整机振动主动控制中模糊控制方法的研究》文中提出内燃机振动的主要类型是整机振动和扭转振动，其中内燃机整机振动强度是内燃机总体振动品质的反映。传统的整机振动控制方法被动控制只能适用于单一频率的振动，无法满足整机宽频带振动的要求；而主动控制则可以通过外界能量主动改变控制系统的某些参数来适应内燃机整机振动的变化，因此能达到更好的减振效果。 本文以4135型柴油机为研究对象，建立了内燃机整机振动六自由度的数学模型并进行了动力学分析，明确了整机振动的主要干扰力，由此建立了占主导地位的内燃机整机垂向振动控制系统的数学模型，提出了一种新的内燃机整机振动主动控制减振系统。在主动控制的基础上，采用了模糊控制的算法，设计了内燃机整机振动模糊控制器，改进了传统控制方法在处理振动复杂性、非线性和不确定性等方面的缺陷，通过测量内燃机转速和内燃机整机振动速度信号，动态地改变动力减振器的刚度，使减振器的固有频率跟随内燃机整机振动激励频率的变化，达到降低内燃机振动的目的。以Matlab+Simulink为仿真工具，设计了模糊控制系统和被动控制系统两类不同的仿真模型，并进行了对比仿真和结果分析，在此基础上，设计开发了以80C196KC单片机为主控器件的模糊控制系统，进行了控制系统的软、硬件设计，最后对所设计的模糊控制系统进行了台架实验，实验结果表明模糊控制系统能有效地降低了内燃机整机振动的强度，达到了国标规定的合格级，证明了本文建立的数学模型和模糊控制算法是正确可行的，在内燃机振动控制策略方面作了一个积极的探索和研究。
耿博望[6]2016年在《变质量动力吸振器的控制技术研究》文中提出机械振动不仅会导致机器本身的性能和可靠性降低,而且会对人体造成损害,同时也是噪声公害的原因,是一个非常重要的课题,而动力吸振器是工程实际中最常用的减振设备。其实现是将一个由质量-阻尼-弹簧构成的附加系统安装在振动系统上,改变附加系统的固有频率,使主振系统的振动能量向吸振器上移动,以此削弱主振系统振动幅度。本文研究了一种基于变质量的新型动力吸振器,通过对吸振器质量的控制,使得吸振器固有频率与外界激振频率一致,实现主振系统振幅衰减的目的。论文的主要工作和研究成果如下:为了研究变质量吸振器的实现方法,首先介绍了目前实现变质量的两种方法,一种是利用磁铁吸附磁粉改变吸振器质量,另一种是在吸振器两侧安装不同质量块,通过切换质量块变质量的方法,最后提出了本文变质量吸振器的实现方法和具体的实现设计,搭建了由主振系统、吸振器、采集模块、控制器以及执行机构组成的变质量动力吸振器的控制实验台。为了研究动力吸振器的减振原理,首先分析了无阻尼和有阻尼动力吸振器的吸振原理,讨论了影响吸振器减振的因素和抑制振动基本原理。在此基础上,建立了基于变质量动力吸振器数学模型,并且研究了其吸振特性,为实现变质量动力吸振器提供了理论基础为了研究吸振器变质量系统的整体特性,对提供和输送液体的蠕动泵—软管系统的模型进行了实验分析研究。结合管道建模方法和软管的特点,采用实验方法建立了蠕动泵—软管传递函数模型,为实现变质量吸振器的有效控制奠定了基础。为了获得理想的吸振控制效果,以主振系统的位移为控制目标,采用PID闭环控制策略,对变质量动力吸振器控制系统进行了仿真研究。研究了基于遗传算法的PID参数整定方法,并采用遗传算法对PID参数优化,改善了吸振器的控制效果。实验结果表明:通过控制算法可以有效的减小主振系统的振幅强度,使系统具有较好的动态性能。
陈玉强[7]2002年在《双层隔振系统振动主动控制技术研究》文中进行了进一步梳理动力机械是舰船的主要振源之一，工作时的振动将传递给基础，并通过船体向外辐射，严重地影响舰船的隐蔽性和战斗力。研究和探索适用于船舶动力装置的振动有源控制新技术、新方法，对于提高船舶振动控制水平，特别是提高舰船的隐蔽性和战斗力具有重要的理论和实际意义。本文在双层隔振模拟实验台架及实际柴油机液压伺服隔振系统上对振动主动控制技术从多方面进行研究，取得了如下研究成果： 1．针对具有电动执行器的双层隔振实验台架，讨论了误差传感器类型(位移、速度、加速度)的选择对双层隔振PID振动主动控制系统力传递率的影响，在此基础上将单神经元自适应控制引入振动主动控制系统，采用Hebb学习算法进行了双层隔振系统振动主动控制仿真研究，取得了满意的控制效果。 2．首次将直接自适应神经网络控制引入双层隔振系统并提出了直接自适应PD神经网络控制方法。 (1)将直接自适应神经网络控制方法引入双层隔振振动主动控制系统，该方法将误差通道纳入神经网络用sgn函数替代，不需要预先或在线辨识系统的数学模型，从而降低了控制系统的设计复杂性，在双层隔振台架上进行了数字仿真研究，结果表明了该方法的理论可行性。 (2)通过对神经网络控制与PID控制的深入研究，将神经网络与PID控制优点相结合，提出了一种直接自适应PD神经网络的振动控制方法，针对将该方法应用于双层隔振系统的数学模型进行了数字仿真研究，结果表明该方法有效地降低了网络规模并加快了网络的收敛速度，为振动主动控制提供了一种新的控制方法。 3．通过对双层隔振振动主动控制系统模型的力传递函数的深入研究，构造了一种具有宽带隔振性能的理论上具有零力传递率的控制器，并进行了数字仿真研究，取得了理想的仿真效果，为振动主动控制控制器的设计提供了新的思路。 4．为了深入研究液压伺服振动主动控制，针对实际柴油机液压伺服振动哈尔滨工程大学博士学位论文主动控制实验台架，建立了液压伺服振动主动控制系统模型，并进行了数字仿真研究，讨论了各种控制参数的引入对力传递率的影响，另外讨论了系统的固有参数的变化对力传递率的影响，为以后的液压伺服振动主动控制台架的改造和振动控制提供了有益的参考依据。 5.国内首次在实际柴油机液压伺服隔振系统上，进行了直接自适应神经网络振动主动控制实验，有效地隔离了柴油机振动向基础的传递，对振动主动控制技术走向实用化有重要的实际意义。在双层隔振模拟实验台架上进行了直接自适应神经网络振动主动控制实验和直接自适应PD神经网络振动主动控制实验，另外进行了上述两种神经网络的非并置振动主动控制的实验研究，实验结果验证了所采用方法的有效性。
贺敏超, 班兰美, 梁树洋[8]2013年在《论内燃机振动及其控制措施》文中提出为了有效降低或控制内燃机振动带来的危害,文章通过分析内燃机产生振动的机理及类型,重点讨论轴系扭转振动和整机振动,分析产生这些振动的根源,并提出通过主动控制和被动控制2个方面的措施来解决或降低这些振动带来的危害。
段伟建[9]2010年在《基于磁流变阻尼器的发动机隔振神经网络控制的研究》文中指出发动机是汽车振动和主要噪声源之一,它的振动会产生多个不同振源、不同振型的复杂振动,混合迭加后就使发动机的振动具有宽频、多振源和多主频的特征。目前主要采用橡胶式、被动液压式发动机悬置来隔振和降噪。但是,难以满足在宽频带上的隔振和降噪要求,只能在一定工况下使发动机振动起到很好的隔振效果,不能满足使用工况的变化。基于磁流变液悬置的神经网络半主动控制,它能根据发动机工况的变化,按照设定的控制目标,主动调节发动机悬置中磁流变液的可控阻尼力,以达到隔振和降噪的最佳效果,从而使得研究基于神经网络的控制方法对发动机振动隔离成为必要。本文在分析磁流变(Magnetorheologica,简称MR)阻尼器的结构及其力学特性基础上,建立了MR阻尼器阻尼力的理论计算模型;按照柴油发动机悬置安装技术要求设计制作了基于挤压模式的磁流变液可控悬置,在国家客车质量检测中心对磁流变悬置进行了示功特性检测,并将试验测试结果与MR阻尼器阻尼力计算模型进行数值仿真结果进行了比较;在对直列四缸柴油机的激励源分析后,建立了发动机隔振控制系统动力学模型,并且提出了神经网络PID控制方法;最后在不同工况下,对基于PID控制和神经网络PID控制的磁流变悬置与橡胶悬置的发动机隔振控制模型进行了仿真,并对比分析了不同控制方法的隔振效果。通过以上研究,得出了在激振速度和激振频率相同的条件下,MR阻尼器示功曲线所包围的面积随着线圈励磁电流强度的增加逐渐增大,阻尼器的阻尼力在逐渐增大,而循环耗散功与激励频率、励磁电流之间存在非线性关系。同时,将发动机振动的位移和速度作为发动机悬置隔振效果的评估指标是合理的。最后在所建立的磁流变悬置隔振系统的动力学模型的基础上,设计了神经网络PID控制器,并利用MATLAB软件及相应的工具箱建立了基于磁流变悬置的发动机隔振仿真系统,在不同工况下,对此进行了数值仿真分析。仿真结果表明,神经网络PID控制的隔振效果优于PID控制的磁流变悬置和橡胶悬置。
参考文献：
[1]. 动力机械系统振动主动控制部分施控理论的研究[D]. 付鲁华. 天津大学. 2004
[2]. 内燃机振动主动控制的应用研究[D]. 王向阳. 江苏大学. 2003
[3]. 大型多支承旋转轴系低频振动主动控制模拟研究[D]. 于镒隆. 天津大学. 2005
[4]. 发动机振动及半主动控制技术研究[D]. 张军. 华北工学院. 2002
[5]. 内燃机整机振动主动控制中模糊控制方法的研究[D]. 王曦. 江苏大学. 2003
[6]. 变质量动力吸振器的控制技术研究[D]. 耿博望. 长安大学. 2016
[7]. 双层隔振系统振动主动控制技术研究[D]. 陈玉强. 哈尔滨工程大学. 2002
[8]. 论内燃机振动及其控制措施[J]. 贺敏超, 班兰美, 梁树洋. 企业科技与发展. 2013
[9]. 基于磁流变阻尼器的发动机隔振神经网络控制的研究[D]. 段伟建. 重庆交通大学. 2010
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