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第十九届全国非线性振动暨第十六届全国非线性动力学和运动稳定性学术会议（NVND2023）

作者：李响江苏大学土木工程与力学学院

机械装备在工作运行过程中往往受到高强度、宽频带的外载荷以及高温等极端外界环境,传统的线性吸振器已不能满足工程实际减振的需求。近些年,基于能量传递的非线性吸振器受到了学者们的广泛研究。这种非线性吸振器被称为非线性能量汇(No... 详细信息

机械装备在工作运行过程中往往受到高强度、宽频带的外载荷以及高温等极端外界环境,传统的线性吸振器已不能满足工程实际减振的需求。近些年,基于能量传递的非线性吸振器受到了学者们的广泛研究。这种非线性吸振器被称为非线性能量汇(Nonlinear Energy Sink, NES)具有轻质、不含线性刚度等特点,能够在宽频域范围上单向转移控制对象的振动能量,实现自适应、被动的宽频减振效果。在前人研究的基础上,本工作进一步探讨了颗粒阻尼器对系统能量调节的机制。首先,根据赫兹接触模型并引入库伦摩擦力模型,建立具有高度非线性的碰撞接触动力学模型。设计不同构造的颗粒阻尼非线性减振器,并进行数值仿真优化,说明了各构造的颗粒阻尼器能量耗散、能量分布以及能量转移特点。结合多颗粒的动力学行为,揭示了颗粒碰撞动力学行为与非线性减振器能量转移的内在联系。本工作通过理论研究进一步加深了对颗粒阻尼器宽频非线性减振的理解,并为设计高效的颗粒阻尼器奠定基础。

关键词：颗粒阻尼器能量传递能量耗散碰撞被动减振

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用于高速旋转机械的电磁辅助支承的研究

用于高速旋转机械的电磁辅助支承的研究

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作者：李慧敏浙江大学

学位级别：博士

高速旋转机械的振动问题一直是人们关注的热点。为了保证高速旋转机械长周期平稳的运行，人们希望能够在机组运行过程中对机组的振动实施主动或被动控制。在引起转子振动的因素中，不平衡量和不对中最为常见。对于不平衡量引起的振动，... 详细信息

高速旋转机械的振动问题一直是人们关注的热点。为了保证高速旋转机械长周期平稳的运行，人们希望能够在机组运行过程中对机组的振动实施主动或被动控制。在引起转子振动的因素中，不平衡量和不对中最为常见。对于不平衡量引起的振动，前人做了大量有益的工作，提出了弹性阻尼支承和动平衡减振理论和方法。对于不对中，目前仅限于动力特性研究和监测上。作为弹性阻尼支承，电磁轴承从原理上讲，不仅可以降低由不平衡量引起的振动，而且可以在线消除转子系统的不对中。但是从发表的论文来看，人们对电磁轴承的研究还集中在可靠性，控制方法，主动减振及结构简化等方面，对在线消除不对中故障这方面的研究很少涉及。本文在总结弹性阻尼支承减振和电磁轴承发展的基础上，进行了以下几方面的工作： 1．结合弹性阻尼减振理论和电磁轴承原理，提出了一种新型的支承结构——电磁辅助支承。它是将电磁执行器安装在主支承上的一种弹性阻尼支承，其中主支承提供支承的主刚度，电磁执行器根据需要提供附加的刚度和阻尼。文中详细介绍了电磁辅助支承的工作原理，并对主支承和电磁执行器的结构、刚度等提出了参数设计准则。 2．对电磁辅助支承的被动式控制减振进行了研究。根据减振机理的不同，详细分析了恒压源被动式减振和恒流源被动式减振，并分别建立了减振数学模型。同时在一四自由度电磁辅助支承实验系统中，验证了两个被动减振模型，总结出了两种被动式减振的区别：当提供的电源为恒压源时，电磁辅助支承中的控制执行器主要表现出阻尼的特性；当提供的电源为恒流源时，控制执行器仅提供负刚度，从而使整个支承刚度降低，转子临界转速下降，此时宜采用变刚度控制。 3．通过分析实时控制环节中比例控制系数P和微分时间系数Td对电磁执行器提供的附加刚度和阻尼的影响，提出了电磁辅助支承系统主动控制器设计中需要注意和遵循的设计准则。并根据该准则，设计了变刚度减振控制和变阻尼减振控制，并分别在电磁辅助支承实验台上进行了实验，取得了较好的减振效果。 4．利用电磁辅助支承结构上的特点，对其在不对中在线识别和在线消除中浙王〔大学博士学位论文的应用进行了初步性的探索。并根据不对中模型的精确与否，提出了两种控制策略:不对中自寻最优控制和不对中前馈自学习控制。并对每种控制策略进行了实验验证，取得了较好的不对中校正效果。 5.考察了电磁辅助支承中铁芯偏心对系统的影响及系统的稳定性，分析了电磁执行器移动转子位置时的瞬态响应，最后归纳了电磁辅助支承在使用中要注意的问题。

关键词：转子电磁执行器被动减振主动减振不对中

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动载体成像振动主动控制技术的研究

动载体成像振动主动控制技术的研究

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作者：张葆中国科学院研究生院（长春光学精密机械与物理研究所）

学位级别：博士

近年来随着现代军事技术发展的需要,侦察情报在战争中的地位愈显突出。由于固定站的侦察视野受光学系统的视场角的限制,所获得的侦察信息相对较少。为弥补固定站的不足,把侦察系统安放在移动站(地面车辆、飞机、卫星等动载体)上,这样可... 详细信息

近年来随着现代军事技术发展的需要,侦察情报在战争中的地位愈显突出。由于固定站的侦察视野受光学系统的视场角的限制,所获得的侦察信息相对较少。为弥补固定站的不足,把侦察系统安放在移动站(地面车辆、飞机、卫星等动载体)上,这样可以扩大光学系统的动态视场和增加收容信息,但是,随之而来的是动载体振动对光学系统成像质量的威胁和影响。在其它相关技术相对成熟的情况下,航空成像的质量主要取决于对航空成像载体振动扰动的控制。一般被动减振只能抑制高频扰动20-30HZ以上的问题,其宽频带隔振效果十分有限,不能满足长焦系统的高隔离度的要求。由于振动主动控制技术具有效果好、适应性强等潜在的优越性,所以很自然地成为一条抑制振动新的重要途径。本文首先提出采用光学传递函数作为评价机载光电系统的动态分辨率工具,并利用它具体分析载体的线性运动和随机振动对像移的影响,从而为计算线性运动和随机振动产生像移的容限提供理论依据。分别对载体的角振动与线振动产生的像移进行了定量分析,并得出结论:角振动比线振动对成像质量影响严重。因此,在机载成像设备中应严格控制角位移的产生,并应该排除平台基架的线振动耦合成摄像系统角位移。以光学传递函数为像质的评价依据,给出了动载体成像振动控制策划流程,可为规划机载成像设备振动控制指标提供方法。结合创新项目的具体要求,选择了压电元件作为振动主动控制系统的核心元件,它的性能对整个系统的指标实现有着重要影响,因此进行了应用研究。分析了压电元件作为振动主动控制的传感器和驱动器的依据,压电元件的基本原理和机电性能。给出了压电元件的主要性能和特征值及其测试方法;压电元件在使用中的主要特点和应注意的问题。根据机载成像设备的特点、工作条件,建立了柔性体振动控制的模型,并详细对各种反馈方式进行了类比;着重对绝对加速度反馈进行了系统仿真和振动实验,该系统在100-180HZ之间的隔振效果明显,最大值达到10.45dB;单轴振动主动控制实验结果与理论分析的一致。有力证明了振动主动控制在航空成像系统中应用的可行性和应用前景。最后对多足平台的振动主动控制进行了方案和实验构想,对振动主动控制系统的工程化作了展望。

关键词：被动减振主动振动控制压电元件作动器动载体传递函数

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红外成像导引头稳像系统设计与实现

红外成像导引头稳像系统设计与实现

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作者：耿亚光哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

在过去二三十年间,红外成像导引头因具有抗干扰能力强、区分多目标能力、灵敏度高、导引精度高、准全天候工作能力等特点。受到各国的关注。目前各国都在重点发展以红外成像制导为基础的各型导弹。目前红外成像导引头普遍采用斯特林制... 详细信息

在过去二三十年间,红外成像导引头因具有抗干扰能力强、区分多目标能力、灵敏度高、导引精度高、准全天候工作能力等特点。受到各国的关注。目前各国都在重点发展以红外成像制导为基础的各型导弹。目前红外成像导引头普遍采用斯特林制冷的焦平面阵列器件,由于导弹在飞行过程中受气流扰动、发动机振动、机动过载等因素影响,使弹载设备受到较大振动,超出探测器所能承受的振动量级。所以最大的问题是如何对斯特林制冷焦平面阵列器件减振同时使获得红外视频图像满足稳像精度要求。本课题结合国内装备需求,从红外成像导引头的特点出发,主要做了以下研究工作: 首先进行了红外成像导引头的设计。分析了其工作原理、组成、特点和受到振动时对图像的影响,根据其特点选取了将探测器置于内环、对二维框架整体减振的减振方式,减振器采用对称布置的三向等刚度金属减振器,使探测器受到的振动量级、框架的角位移满足指标要求,控制系统的设计和减振系统相适应,采用双直流力矩电机直接驱动的方式,陀螺采用速率陀螺,以得到较高的稳像精度。其次建立了被动减振和控制系统的数学模型并进行了仿真分析,指出通过加大减振器的距离和减振器对称布置、被减振物体惯量尽量小等技术措施,能够减小角位移。分析了双电机驱动的数学模型,指出双电机驱动对减小机电时常数、提高系统的快速性有好处。同时对主要受力部件的刚度、机械谐振频率、陀螺的噪声等主要因素对稳像精度的影响进行了估算。最后对稳像系统进行了试验验证,减振效率、角位移大小基本满足要求,隔离度达到1.5%,检验了原理的正确性,对试验结果及测试手段进行了分析,明确了下步工作。

关键词：红外导引头稳像被动减振探测器建模

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CVT混合动力汽车传动系统扭振分析与控制

CVT混合动力汽车传动系统扭振分析与控制

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作者：于福康吉林大学

学位级别：硕士

近年来随着各国对汽车排放越来越严苛的要求,各大汽车厂均采用不同的技术手段实现更极致的燃油经济性。除了推广纯电动汽车以外常用的方法有发动机的增压化、发动机小型化(Down-sizing)、发动机低速化(Down-speeding)、混动化。增压化... 详细信息

近年来随着各国对汽车排放越来越严苛的要求,各大汽车厂均采用不同的技术手段实现更极致的燃油经济性。除了推广纯电动汽车以外常用的方法有发动机的增压化、发动机小型化(Down-sizing)、发动机低速化(Down-speeding)、混动化。增压化通过增加进入气缸的空气密度和压力实现发动机动力的增强,但是同时意味着发动机做功时更加粗暴导致发动机振动幅度更大;发动机低速化意味着转速范围降低,但是转速越慢通常抖动幅度越大。当前消费者对于兼顾动力性和燃油经济性的混合动力汽车相对更加青睐,混合动力汽车相比传统车增加一个或多个电机,动力源的增多使得混合动力汽车在采用Down-sizing发动机同时获得更强的动力性,但是在多种复杂动力源激励下传动系统的扭振情况会更加恶化。通过上面分析可以看到随着排放法规的严苛,汽车传动系统NVH问题不可避免的会更加突出,尤其是具备多个动力源的混合动力汽车。因此,对混合动力汽车传动系统扭振问题进行深入的研究具有很重要理论意义和工程实用价值。针对混合动力系统扭振问题,以某P2构型并带有CVT变速器的混合动力SUV为研究对象,首先对CVT变速器动力学特性进行分析,研究其扭振特点;接着在AMEsim软件中建立起传动系统的自由振动集中质量模型;发动机作为主要激振源,对其激振产生原理和激振特性进行了分析,并建立了发动机激励下的传动系强迫振动模型。根据上面建立的传动系自由振动集中质量模型,按照工作模式的不同分别对系统固有特性进行了分析,求解系统固有频率并分析了不同传动比下的共振转速;接着分别在时域和频域对发动机的激振特性进行了仿真分析,仿真结果符合理论分析。依据发动机激振模型,对传动系关键结构参数离合器刚度、离合器阻尼、半轴刚度等进行了灵敏性分析,探讨结构参数对系统扭转振动的影响特点和作用。双质量飞轮作为应用广泛的减振装置,但是在混合动力汽车领域的应用并不多,对其扭振特性和参数匹配优化方法的研究具有重要意义。首先分析了双质量飞轮的类型和特点,本文选用周向长弧形弹簧双质量飞轮为研究对象,根据匹配原则初步选定结构参数进行扭振分析;接着通过Isight与AMEsim联合仿真的模式进行基于扭振响应的双质量飞轮多参数协同优化,优化后的双质量飞轮取得良好的减振效果。由于被动减振需要对复杂的传动系结构参数进行分析,参数众多且影响效果相互耦合导致调试优化耗时较长;通过增加减振部件的方式会导致传动系结构复杂化。混合动力汽车具有的响应快速的动力电机,使得基于电机的主动减振成为另一种传动系统扭振问题的解决思路。本文首先对传动系统进行了简化,根据简化后的三自由度模型来设计基于模型预测算法(Model Predictive Control,MPC)的减振控制器。在Simulink搭建MPC控制器与Amesim扭振模型进行联合仿真。最后在时域和频域分别对主动减振的效果进行了对比分析,实现了良好的减振效果。

关键词：混合动力汽车扭转振动传动系统扭振分析参数优化被动减振

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6-UCU型Stewart平台的振动研究

6-UCU型Stewart平台的振动研究

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作者：朱章根广州大学

学位级别：硕士

并联机构(Parallel Mechanism,PM)是具有两个或者两个以上的自由度的闭环机构,由于其结构紧凑、刚度高、承载能力强等诸多优点,在航空航天、汽车工程、生物医学工程等领域得到广泛应用。Stewart平台是一种六自由度的并联机构,特别适用... 详细信息

并联机构(Parallel Mechanism,PM)是具有两个或者两个以上的自由度的闭环机构,由于其结构紧凑、刚度高、承载能力强等诸多优点,在航空航天、汽车工程、生物医学工程等领域得到广泛应用。Stewart平台是一种六自由度的并联机构,特别适用于工作范围不大但是负载却很大的工作场合。众多学者在Stewart平台的性能、结构、优化、控制等方面展开了大量的基础研究工作。并联机构产生振动会带来不少问题,比如并联机床在运动时产生振动会影响其运动精度、影响刀具寿命、降低生产效率等不利影响,因而对其振动进行分析以及减振具有重要意义。为了研究Stewart平台的振动特性,首先需要对其运动学和动力学特性进行分析。本文研究的Stewart平台的类型为6-UCU型,上支腿与动平台以万向节连接下支腿与定平台也是以万向节连接。利用Kane方法建立了Stewart平台的动力学方程,进而求出其前六阶固有频率。并采用Adams与UG的接口技术,获得Stewart平台的虚拟样机模型,进而用Adams进行运动学和动力学的仿真验证。其次建立Stewart平台的刚柔耦合的动力学模型,求解出刚柔耦合Stewart平台动力学方程。将Stewart平台的六个支腿柔性化,并且在上下两个支腿之间加入弹簧单元得到Stewart平台的“质量-弹簧-阻尼”离散化模型。利用该方程可以对Stewart平台振动响应情况进行仿真计算,并且用Adams求解其固有频率、模态参与因子、传递函数、功率谱密度函数等。最后在Stewart平台刚柔耦合仿真模型的基础上,通过对动平台添加适当的液压阻尼机构,对振动模型进行减振优化处理。对刚柔耦合Stewart平台进行被动减振分析,比较优化前后的振动响应情况。为以后实际机构的设计提供理论依据。

关键词： Stewart平台动力学固有频率刚柔耦合传递函数被动减振

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并联式混合动力汽车传动系统扭振控制方法研究

并联式混合动力汽车传动系统扭振控制方法研究

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作者：骆勇军福建工程学院

学位级别：硕士

近年来,节能与新能源汽车成为我国重点的发展领域,汽车消费市场也随之不断的升级改造,消费者对于车辆的要求也是越来越高。汽车传动系统的扭振所带来的振动、噪声等问题,直接影响着车辆的舒适性以及安全性,为了解决该问题从而提高整车... 详细信息

近年来,节能与新能源汽车成为我国重点的发展领域,汽车消费市场也随之不断的升级改造,消费者对于车辆的要求也是越来越高。汽车传动系统的扭振所带来的振动、噪声等问题,直接影响着车辆的舒适性以及安全性,为了解决该问题从而提高整车的相关性能,对扭振展开了全方面的研究。由于混合动力汽车传动系统中集成了多个动力源,与传统汽车相比,传动系统的扭转振动问题呈现出更加复杂的特点,因此本文以并联式混合动力汽车为研究对象展开了扭振控制的相关研究。首先,按照相关简化原则,对并联式混合动力汽车复杂的传动系统结构进行简化处理,从而得到整车传动系统集中质量模型;基于集中质量模型,在AMESim软件中根据相关建模步骤,建立了整车传动系统自由振动模型以及强迫振动模型,并验证了模型的准确性。其次,对建立的扭振自由振动、强迫振动模型进行仿真分析,通过时域分析、频域分析、频谱分析,得到整车传动系统的扭振特性,并结合动力源的激振特性分析了传动系统产生共振的情况,并分析了产生共振的原因。此外,通过对相关影响较大的结构参数进行灵敏性分析,确定相关参数对扭振的影响规律。再次,为了探索整车传动系统扭振的控制方法,从被动、主动两个方面展开探索。在扭振的被动控制方面,通过增加双质量飞轮扭转减振器（Dual Mass Flywheel,DMF）的方式,对整车传动系统的扭振起到有效控制;此外,依托于Isight软件的多平台协作的功能,与AMESim进行联合仿真,运用多岛遗传算法（Multi-Island Genetic Algorithm,MIGA）对DMF以及传动系统其他部件的相关结构参数进行基于响应的多参数协同优化,最终获取全局最优解。在扭振的主动控制方面,运用驱动电机快速响应的特点,以主动控制为核心对电机的扭矩进行控制。以三自由度扭振模型为控制原型,在Simulink中通过模糊自适应PID控制器对电机扭矩进行模糊控制,从结果分析可知,相较于传统的PID控制,模糊自适应PID控制对传动系统扭振具有更好的控制效果。最后,通过传动系统扭振模型的建立、扭振的特性的分析以及对扭振的主被动控制,对传动系统扭振进行了全方位的分析,并且为并联式混合动力汽车传动系统扭振的控制提供了参考方案。

关键词：扭振特性被动减振主动减振多岛遗传算法模糊控制

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航空吊舱稳定结构优化技术研究

航空吊舱稳定结构优化技术研究

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作者：闫丽俊长春理工大学

学位级别：硕士

本文在调研航空平台振动特性的基础上,对本论文所述航空吊舱搭载的直升机的振动特性进行了测试,并对测试结果进行了分析。为了抑制直升机振动,实现航空吊舱的稳定精度指标,本文对吊舱的减振系统进行设计,通过几种减振方案的对比,最后选... 详细信息

本文在调研航空平台振动特性的基础上,对本论文所述航空吊舱搭载的直升机的振动特性进行了测试,并对测试结果进行了分析。为了抑制直升机振动,实现航空吊舱的稳定精度指标,本文对吊舱的减振系统进行设计,通过几种减振方案的对比,最后选择二级减振方法。通过对二级被动减振原理的分析,根据航空吊舱结构参数,建立该减振系统的力学模型；采用数值计算方法,对减振系统参数优化计算,得到该减振系统的最佳阻尼比为0.439,一级减振系统的固有频率为12.4492Hz,二级隔振系统的固有频率为7.812Hz；用matlab绘制出传递率曲线,通过对传递率曲线的分析,可知该减振系统可以很好的隔离直升机的高频振动。最后,通过直升机试验,验证了该二级隔振系统的减振效果,表明该方案的合理性。

关键词：直升机航空吊舱被动减振减震器

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长焦距全景式航空遥感器稳定系统的设计

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微计算机信息 2010年第19期26卷 98-99,117页

作者：陈黎刘志明黄浦李军中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 130033 中国科学院研究生院 130039

为了使长焦距全景式航空遥感器在高空恶劣的环境下获得高分辨率且清晰的图像,不但要克服飞机各种姿态变化引起的像移,而且要尽量消除振动带来的像移。根据地面分辨率的性能指标,并以此作为稳定系统设计的目标,选择相关的主动及被动减振... 详细信息

为了使长焦距全景式航空遥感器在高空恶劣的环境下获得高分辨率且清晰的图像,不但要克服飞机各种姿态变化引起的像移,而且要尽量消除振动带来的像移。根据地面分辨率的性能指标,并以此作为稳定系统设计的目标,选择相关的主动及被动减振方法。文中,以一长焦距全景式航空遥感器为例,通过分析地面分辨率以及相对振动残留误差的关系,讨论如何使用主动、被动减振技术得到满意的性能指标。最后由试验得出结论在随机振动环境下,利用主、被动减振技术可以很好的克服振动对地面分辨率所造成的影响。

关键词：长焦距航空遥感器像移主动减振被动减振

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带有粘弹性材料涂层的颗粒阻尼器实验

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承德石油高等专科学校学报 2018年第3期20卷 47-50,58页

作者：付立新承德石油高等专科学校安全工作处河北承德067000

颗粒阻尼是一种被动减振技术,具有耗能效果好、结构简单、成本低廉、易于实施及适合在恶劣环境下使用等优点。由于粘弹性材料具有良好的耗能特性,提出了一种带有粘弹性材料涂层的颗粒阻尼器,并将其安装在悬臂梁的自由端进行了悬臂梁的... 详细信息

颗粒阻尼是一种被动减振技术,具有耗能效果好、结构简单、成本低廉、易于实施及适合在恶劣环境下使用等优点。由于粘弹性材料具有良好的耗能特性,提出了一种带有粘弹性材料涂层的颗粒阻尼器,并将其安装在悬臂梁的自由端进行了悬臂梁的减振特性实验。实验结果表明,带有粘弹性涂层的钢球颗粒阻尼器具有良好的耗能特性,减振效果明显超过了普通钢球颗粒阻尼器。尤其在机械的低频振动中(30Hz以下),其依然具有良好的减振能力,这是传统颗粒阻尼器所缺乏的特性,故带有粘弹性涂层的颗粒阻尼器具有广阔的应用前景。

关键词：颗粒阻尼被动减振粘弹性涂层耗能低频振动

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