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对于算法电磁式主被动复合隔振器关键技术结论

最后更新时间:2024-03-18 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:27260 浏览:121717
论文导读:
摘要:随着现代科技的进展,越来越多的场合对振动环境提出了高要求,振动制约技术在现代生产、生活中日益受到人们的重视,取得了较为丰硕的论述探讨成果,并已成功运用于建筑结构抗震、机械结构减振制约、精密机械、仪器及平台稳约以及车辆等交通工具的舒适性改善等诸多工程领域中。传统的被动隔振技术高频减振的效果显著,但低频减振效果却不甚理想,已经不能满足减振性能的高要求。针对这一近况,本论文以水下安静型航行器的减振降噪为主要实际背景,结合主、被动隔振各自的优点,开展了电磁式主被动复合隔振器的设计及其制约对策的探讨工作。主要包括以下几个方面:电磁式主被动复合隔振器的设计与实现,基于FIR滤波器的自适应前馈制约律设计,考虑内部反馈下的自适应前馈制约律设计,主被动复合隔振性能评价策略探讨以及在隔振模拟实验平台上的主动隔振实验探讨。隔振器件是主被动复合隔振系统的关键组成部分。本论文结合现有隔振论述的探讨成果,提出了一种电磁式主被动复合隔振器的基本设计原则。在此基础上,以某型隔振器的设计为例,对单级被动隔振系统的特性进行了浅析,并浅析了引入主动隔振对单级隔振系统特性的影响,指出:当激振频率与自然频率的比值大于临界频率比时,主动隔振不会加剧隔振对象的振动,甚至在自然频率附近对隔振对象的振动还有显著的抑制作用。进而提出了一种根据动力设备负载质量,激振频段下限频率值以及临界频率比设计主被动复合隔振系统的策略,完成了主被动复合隔振器主、被动环节的设计工作。在电磁作动单元的设计上,本论文采取磁路浅析策略给出了匀强磁场假设下电磁作动单元的剖析模型,通过Ansoft仿真浅析并结合作动器设计制作经验,给出了电磁作动单元剖析模型的适用范围。在此基础上,提出了主被动复合式隔振器电磁作动单元的设计指标及步骤。根据设计步骤,给出了使得作动器重量最小时电磁作动单元的尺寸。之后,浅析了线圈时间常数对作动器性能的影响,讨论了在线圈匝数一定的情况下,线圈厚度与电磁铁重量、空心线圈时间常数之间的联系,并引入电流环矫正技术加以补偿。最后,对隔振器样机进行了电磁力实验建模,结果表明电磁作动器的性能达到了设计目标。目前,运用最广泛的简谐振动主动制约策略是基于FXLMS算法的自适应前馈制约算法,但是这种算法的运用需要对次级通道建模,这增加了系统实现的复杂度,且建模误差可能导致算法发散。为此,本论文结合FXLMS算法和LMS算法的几何浅析结果,改善了一种无需建立次级通道模型的LMS制约算法。浅析了该算法直接用于多频振动制约可能有着的不足,将算法拓展到了多频振动制约的情形。振动主动制约中内部反馈通道的有着使得自适应滤波器的参考信号变得不稳定,在这种情况下自适应滤波器采取FIR结构是有不足的,算法的稳定性难以保证。为此,引入了同时具有零点和极点滤波器结构的FULMS算法,将其推广到了不考虑次级通道模型的情况,给出了无需建立次级通道模型的IIR-LMS算法,结合Ljung提出的常微分方程策略浅析了算法的收敛性能,给出了内部反馈有着与否时算法的稳定性条件,并以隔振模拟实验平台为对象进行了仿真验证。本论文引入了一种同时具有零点和极点的全反馈型滤波器结构,推导了无需次级通道建模的全反馈IIR-LMS算法,并将其与一般的IIR-LMS算法进行了仿真比较;将全反馈IIR-LMS算法移植到需要建立次级通道模型的情况,给出了全反馈滤FULMS算法;浅析了FXLMS、FULMS以及全反馈FULMS算法中算子次序交换的影响,给出了交换误差的定义,通过估计交换误差的策略对全反馈FULMS算法进行修正,提出了基于交换误差的全反馈FULMS算法,并将修正算法与原算法进行了仿真比较。本论文以典型隔振系统为对象,对几种传统的隔振性能评价指标,如力传递率、插入损失、振级落差、功率流等进行了浅析比较,总结指出了各项传统隔振性能指标适用范围和优缺点。采取论述浅析和数值模拟的策略探讨了各种传统性能指标与隔振器论述设计指标之间的联系。在此基础上,提出了一种可操作性好,能够反映被动隔振和主动隔振对不同频段减振的贡献以及两者之间的相互影响的主被动复合隔振性能指标。最后,根据隔振模拟实验系统的构建情况对主被动复合隔振评价策略作了简化,使得该评价策略更为简便易行,利于工程实现。建立了一套隔振模拟实验系统,以电磁式主被动复合隔振器作为执行机构,设计了适用论文导读:292.2电磁式主被动复合隔振器的基本设计原则29-332.2.1电磁式主被动复合隔振器的基本原理29-312.2.2电磁式主被动复合隔振器的设计总则31-332.3电磁式主被动复合隔振器的设计与实现33-702.3.1电磁式主被动复合隔振器的主、被动环节设计33-442.3.2电磁作动单元设计44-592.3.3电流环矫正技术的引入59-672.3.4电磁作动器
于电磁式主被动复合隔振器主动隔振制约律,采取改善的无需次级通道建模的LMS制约算法、多通道解耦制约算法以及无需次级通道建模IIR-LMS制约算法进行了振动主动制约实验。实验结果表明:本论文探讨的振动主动制约策略可以显著地提升隔振模拟实验系统在实验频段内的减振能力。关键词:电磁式主被动复合隔振器论文隔振器设计策略论文主被动复合隔振性能评价策略论文改善的无需次级通道建模的LMS算法论文交换误差的全反馈FULMS算法论文
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Abstract7-11
目录11-14
第一章 绪论14-28

1.1 引言14-16

1.2 探讨近况16-24

1.2.1 主被动复合隔振器的设计17-19

1.2.2 主被动复合隔振效果评估策略19-20

1.2.3 振动主动制约对策的设计20-24

1.3 论文系统安排24-28

第二章 电磁式主被动复合隔振器的设计策略28-72

2.1 主被动复合隔振器及其制约系统的总体设计案例28-29

2.2 电磁式主被动复合隔振器的基本设计原则29-33

2.1 电磁式主被动复合隔振器的基本原理29-31

2.2 电磁式主被动复合隔振器的设计总则31-33

2.3 电磁式主被动复合隔振器的设计与实现33-70

2.3.1 电磁式主被动复合隔振器的主、被动环节设计33-44

2.3.2 电磁作动单元设计44-59

2.3.3 电流环矫正技术的引入59-67

2.3.4 电磁作动器特性测试67-70

2.4 本章小结70-72

第三章 简谐振动下的自适应前馈制约72-96

3.1 前馈制约及自适应滤波72-77

3.

1.1 前馈制约介绍72-74

3.

1.2 自适应滤波器的Wiener解74-77

3.2 自适应前馈制约在主动隔振中的运用77-92
3.

2.1 基于FXLMS算法的自适应前馈制约77-82

3.

2.2 无需建立次级通道模型的自适应前馈制约算法82-88

3.

2.3 数值算例88-92

3.3 多频线谱激励下的自适应前馈制约92-95

3.1 多频振动运用浅析92-94

3.2 时域多通道解耦的自适应滤波算法结构94-95

3.4 本章小结95-96

第四章 考虑内部反馈的自适应前馈制约96-122

4.1 内部反馈对自适应前馈制约的影响96-100

4.

1.1 内部反馈的定义96-97

4.

1.2 内部反馈下自适应前馈算法的最优解97-99

4.

1.3 解决内部反馈不足的常用策略99-100

4.2 无需建立次级通道模型的IIR自适应前馈制约算法100-110
4.

2.1 FULMS算法100-101

4.

2.2 无需次级通道建模的IIR-LMS算法101-106

4.

2.3 无需次级通道建模的IIR-LMS算法数值算例106-110

4.3 基于交换误差的全反馈IIR自适应滤波算法110-119
4.

3.1 全反馈IIR-LMS算法110-115

4.

3.2 基于交换误差的全反馈FULMS算法115-117

4.

3.3 数值算例117-119

4.4 本章小结119-122
第五章 主被动复合隔振效果评估策略122-136

5.1 几种传统性能指标的浅析比较122-129

5.2 主被动复合隔振性能评价指标的提出129-133

5.3 主被动复合隔振性能指标的工程运用浅析133-134

5.4 本章小结134-136

第六章 主被动复合隔振系统的振动主动制约实验探讨136-154

6.1 隔振模拟实验系统的构建136-139

6.2 主动隔振制约律设计139-143

6.3 主被动复合隔振实验143-152

6.4 本章小结152-154

第七章 结束语154-160

7.1 论文的主要工作和贡献154-156

7.2 论文的主要革新点156-158

7.3 前景展望158-160

参考文献160-168
附录 主被动复合隔振器其余频点测试结果168-176
致谢176-178
在读期间发表的学术论文与取得的其他探讨成果178