【《混合隔振系统的建立及切换控制仿真探析案例概述》2000字】

混合隔振系统的建立及切换控制仿真分析案例概述目录TOC\o"1-3"\h\u27170混合隔振系统的建立及切换控制仿真分析案例概述 1109181.1混合隔振系统的动力学模型 136931.2混合隔振系统的切换控制仿真分析 3131371.2.1变频率正弦激励 3213551.2.2变频率混合振动激励 4混合隔振系统的动力学模型根据章节4.1.3所建立的电磁作动器两级隔振系统动力学模型，为了将其与磁流变阻尼器相互结合形成一个整体的隔振系统，可以将图4.2中的第二级部分替换为磁流变阻尼器，在模型的表现形式上体现为，其刚度阻尼不再是定值，而会因为磁流变阻尼器中的励磁电流控制发生改变。得到电磁作动器与磁流变阻尼器串联连接混合隔振系统的动力学模型，如图5.1所示。图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s11混合隔振系统动力学模型系统的动力学方程满足： m2y2=−k2y2−y1−c2式中k1和c1分别为磁流变阻尼器的等效刚度和等效阻尼，k2、c2和F分别为电磁作动器主动隔振器的等效刚度、等效阻尼和输出作动力，m1和m2分别为隔振对象负载质量和中间环节添加质量， m2y对上式进行拉普拉斯变换得到y2(t)关于 Ts=式中A=B=C=D=E=基于磁流变阻尼器的主动-半主动混合隔振系统一共拥有三种工作模式：主动工作模式、半主动工作模式和被动工作模式，三种模式分别对应了不同频率的外加激励。当外来激励为低于50Hz的低频激励时，仅依靠电磁作动器输出作动力抵消外来基础激励对于系统稳定性的干扰，工作在主动模式。当外界施加的基础激励频率位于50Hz至90Hz频率带内时，混合隔振系统工作在半主动模式下，磁流变阻尼器的励磁电流由天棚控制确定，电磁作动器电压则设定为零。与电磁作动器主动控制相比，磁流变半主动控制所需控制力的幅值较小，系统的功耗更低。基当外界施加的础激励频率大于90Hz时，混合隔振系统工作在被动模式下，电磁作动器的驱动电压和磁流变阻尼器的励磁电流均设定为零。被动工作模式下的混合隔振系统无外加能源输入，运行工作原理仅依靠自身机械性质，使得系统整体稳定性好，面对高频振动时，被动隔振的方式也能体现出较高的衰减率以满足工作需求。基于三种模式的各有所长，为整体的隔振系统建立工作模式切换条件： Us=式中UsUaUkf——当前负载振动的主导频率。混合隔振系统的切换控制仿真分析变频率正弦激励仿真分析设定给予负载根据时间序列改变频率大小的单频激励，激励频率每2s发生改变，分别为20Hz、65Hz和200Hz，设定激励的幅值为20μm。根据前一节的切换控制描述，混合隔振系统将在激励频率为20Hz时以主动工作模式活动，65Hz时为半主动工作模式，200Hz为被动工作模式。基础激励位移与负载响应位移的结果如图5.2所示。（a）基础激励位移（b）负载响应位移图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s12变频率正弦激励下模拟仿真结果激励条件及振动衰减结果表现如表5.1所示，以激励位移与响应位移的均方根值作为判定条件，可以看出对于频率变化的单频正弦激励，处于三种工作模式下都能有效衰减激励的影响，有效避免了了低频时磁流变阻尼器效果不佳和高频时电磁作动器能耗高稳定性差的问题。表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s11激励条件及振动衰减结果时间（s）激励频率（Hz）激励位移的均方根值（μm）工作状态响应位移的均方根值（μm）振动衰减效率（%）0~22014.142主动模式1.378690.252~46514.142半主动模式1.986385.954~620014.142被动模式2.458982.61变频率混合振动激励表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s12变频混合振动激励时间（s）激励频率组合（Hz）激励位移的均方根值（μm）工作状态0~220、3025.495主动模式2~465、8525.495半主动模式4~6150、18025.495被动模式给予负载如表5.2所示的变频混合振动干扰，激励频率组合每2s发生改变，分别为30Hz+40Hz、65Hz+85Hz以及150Hz+180Hz，设定激励的幅值每组分别为20μm+30μm。混合隔振系统将在激励频率为30Hz+40Hz时以主动工作模式活动，65Hz+85Hz时为半主动工作模式，150Hz+180Hz为被动工作模式。基础激励位移与负载响应位移的结果如图5.3所示。（a）基础激励位移（b）负载响应位移图STYLEREF1\s5.SEQ图\*ARABIC\s13变频率混合振动激励下模拟仿真结果激励条件及振动衰减结果表现如表5.3所示，以激励位移与响应位移的均方根值作为判定条件，可以看出对于变频率混合振动激励，三种工作模式下都能对其有不错的衰减效果。可见切换控制的隔振系统可以在宽频带、微幅值的复杂外界扰动下展现较好的工作状态。表STYLEREF1\s5.SEQ表\*ARABIC\s13激励条件及振动衰减结果时间（s）激励频率组合（Hz）激励位移的均方根值（μm