【摘 要】
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针对不同的隔振要求,智能混合隔振器件可实现智能控制、高效隔振,存在潜在的研究价值。但目前对混合微振动隔振器件的研究较少,器件多呈现体积大、结构复杂、控制难实现的问题。本文旨在设计一种主动/半主动混合式隔振器,采用磁流变弹性体材料和超磁致伸缩材料作为核心材料,设计满足隔振要求和磁场要求的机械结构,对其进行磁场仿真及结构优化。基于该结构设计了一种频率自适应控制方法,实现对0Hz-100Hz振动的高效隔
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针对不同的隔振要求,智能混合隔振器件可实现智能控制、高效隔振,存在潜在的研究价值。但目前对混合微振动隔振器件的研究较少,器件多呈现体积大、结构复杂、控制难实现的问题。本文旨在设计一种主动/半主动混合式隔振器,采用磁流变弹性体材料和超磁致伸缩材料作为核心材料,设计满足隔振要求和磁场要求的机械结构,对其进行磁场仿真及结构优化。基于该结构设计了一种频率自适应控制方法,实现对0Hz-100Hz振动的高效隔振。具体工作如下:(1)根据主动隔振原理、半主动隔振原理和混合隔振原理提出器件构型。依据超磁致伸缩材料的伸缩系数曲线选取线性工作区间;通过磁流变弹性体微观力学模型,推算出磁致压缩刚度。(2)依据设计目标和材料特性确定两种材料的尺寸参数,进行器件结构设计。采用磁路基尔霍夫定律和磁路欧姆定律进行磁路计算,通过ANSOFT Maxwell软件进行磁路验证,确定合理性与准确性。设计磁屏蔽结构并进行尺寸优化,保证两部分磁场无干扰。并对器件结构进行制作装配。(3)设计LQR最优控制器及切换控制器。通过材料性能得出磁流变弹性体半主动隔振部分在不同电流激励下的幅频特性曲线,明确切换控制阈值,进而得出混合式隔振器在不同频域的工作模式。采用粒子群优化算法对不同工作模式时LQR最优控制器进行权值组合的寻优。结果表明:不同工作模式下对应的隔振器均能实现有效隔振。(4)以位移衰减量作为混合式隔振器的性能指标,设计频率自适应控制系统。通过MATLAB/Simulink软件进行混合式隔振器和控制系统数学建模,测试隔振性能。结果表明:针对不同的激励情况,所设计的混合式隔振器能实现隔振方式自动切换,且具有良好的隔振效果。最终搭建隔振器性能测试系统。本设计为宽频隔振器件的设计和控制方法提供了新的思路。
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