Hexapod型隔振系统的建模与仿真

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建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真实验建议

建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真实验建议随着建筑结构越来越高大，抗震能力的要求也变得越来越高。

其中，建筑橡胶支座隔振技术得到越来越广泛的应用。

为了更好地理解和掌握这种隔振技术，可以采用虚拟仿真实验来加深学生的印象。

首先，建议采用虚拟仿真软件来进行隔振技术的实验。

通过此类软件，可以将建筑结构和隔振支座进行输入和模拟，并以可视化的形式呈现出效果。

其中，可以尝试设计不同类型的地震波，以考察不同震度对隔振支座的影响，还可以设计不同频率的振动模式，以考察隔振支座在不同频率范围内的隔振效果。

其次，建议引入感性教学法，即通过实验让学生亲身感受建筑橡胶支座的隔振效果。

可以在实验室或校园周围选择一个高层建筑或桥梁，用现场观察文献记录该建筑的隔振支座类型和参数，并通过装置仿真材料实验测量其振动响应，以此来理解建筑橡胶支座的结构和隔振原理。

同时，还可以使用震动模拟器来模拟地震和风振等自然灾害，检验建筑橡胶支座的抗震性能。

此外，还可以将建筑橡胶支座隔振技术与互动游戏相结合，让学生体验不同预设的设计条件和不同隔振支座参数所产生的效果，以此增强实验的趣味性和创新性。

并且，可以加入竞赛元素，让学生分组比赛，以检验学生的理论和实践水平。

最后，建议增加实验教学的互动性和实践性。

学生可以在实验中自己搭建隔振支座，拆下来进行结构观察，更好地理解材料、结构与效果之间的关系。

此外，教师也可提供实用的测量仪器和CAD仿真软件，帮助学生轻松学习各种实用技能。

总之，建筑橡胶支座隔振技术是当今建筑设计中不可或缺的技术之一，通过虚拟仿真实验，可以更好地掌握这种技术，加强学生知识的应用能力，提高抗震能力，为未来的建筑设计奠定良好的基础。

建筑物隔振控制数学模型的建立与仿真研究

建筑物隔振控制数学模型的建立与仿真研究随着城市化的快速发展，大量高层建筑的修建成为现代城市的重要特征。

然而，这些高层建筑对于地震、风荷载等外界力的响应性较强，给居民的生活带来了一定的不安全感。

为了保证建筑物的稳定性和人身安全，建筑物隔振控制成为了一个重要的研究领域。

本文旨在建立和研究建筑物隔振控制的数学模型，并进行相应的仿真与研究。

一、建筑物振动与隔振控制概述建筑物在受到外界力的作用下会发生振动，一般包括地震、风荷载以及人体活动等因素。

过大的振动会对建筑物的结构构件产生损坏，严重威胁到人身安全。

因此，隔振控制技术应运而生。

二、建筑物隔振控制的数学模型建筑物隔振控制的数学模型通常使用振动方程来描述。

振动方程可以分为单自由度与多自由度两种模型：1. 单自由度模型单自由度模型是一种简化的模型，假设结构中只存在一个振动质点。

通过引入隔振系统的刚度和阻尼等参数，可以建立起单自由度振动方程，形式如下：```m$\ddot{x}+c\dot{x}+kx=F(t)$```其中，m为振动质点的质量，x为质点的位移，c为阻尼系数，k为刚度系数，F(t)为外力函数。

2. 多自由度模型多自由度模型考虑了建筑物结构中多个振动质点之间的相互作用关系。

通过构建质点间的刚度矩阵、质量矩阵和阻尼矩阵，可以得到多自由度振动方程。

其一般形式如下：```$\mathbf{M}\ddot{\mathbf{X}}+\mathbf{C}\dot{\mathbf{X}}+\mathb f{KX}=F(t)$```其中，$\mathbf{M}$为质量矩阵，$\mathbf{X}$为位移矩阵，$\mathbf{C}$为阻尼矩阵，$\mathbf{K}$为刚度矩阵。

三、隔振控制方法与参数优化在建筑物隔振控制中，常用的方法包括主动隔振、被动隔振和半主动隔振。

每种方法都有其独特的优势与适用范围。

1. 主动隔振主动隔振是指通过传感器、控制器和执行器等设备，实时监测和调节建筑物的振动状态。

柔性浮筏隔振系统的理论建模与仿真研究

要可靠的软件进行仿真研究，以达到验证理论解和降低试验成本的目的。对双层及浮筏系统的仿真研
究以Ａｓｓｎｙ等有限元软件和Ａｔｅｕｏａ统计能量软件为主，大量的研究证明［１方面，限元方法适Ｓ但６：－一８有用于低频段，计能量法适用于高频段，在中间频率段并没有统一的方法进行研究分析，时也难统而同
作者简介：张树桢（９５）男，京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，动工程研究所１８一，南振
博士生，ｍａ：ｚｈｎ．ｅｃｕａｄ．；讯作者：Ｅｉｓｚａｇｔ＠ｎａ．ｕｎ通ｌｄｅｅｃ陈
柔耦合建模仿真方法分析了浮筏的动力学特性，果与理论解较为一致。结
关键词：振浮筏；柔耦合；结构综合；率流隔刚子功
中图分类号：Ｈ１．Ｕ６．Ｔ１３１６１４４文献标识码：Ａ
柔性浮筏隔振系统的理论建模与仿真研究
张树桢，陈前
（京航空航天大学机械结构力学及控制国家重点实验室，京２０１）南南１０６
摘要：船浮筏隔振系统是舰艇、艇提高声隐身性能的重要技术途径之一，舰潜而功率流是评价隔振系统性能的有效实用方法，章利用功率流作为浮筏隔振系统的性能评估方法，筏架和基础结构的柔性变形对隔振效果的文就

基于Simulink的舰船主炮半主动控制隔振系统仿真与分析

基于Simulink的舰船主炮半主动控制隔振系统仿真与分析随着舰船的发展和需求的提高，对主炮精度的要求也越来越高。

然而，舰船在海上航行时会受到各种因素的干扰，如波浪、风力、船体震动等，这些因素都会影响到炮弹的精度和命中率。

为了解决这一问题，本文将采用半主动控制隔振系统对舰船主炮进行控制和隔振，从而提高炮弹的精度和稳定性。

一、隔振系统原理及模型构建半主动控制隔振系统是一种利用主动调节和半主动调节的方式，对机械振动进行控制和隔离的系统。

其基本原理是通过安装振动控制装置，对机械振动进行扭转、耦合、转化、滤波等处理，从而实现对振动的衰减或消除，以达到降低噪声、减少震动、提高精度等目的。

在本文中，我们采用的是半主动控制隔振系统。

半主动控制隔振系统的组成包括振动源、振动控制器、执行机构和传感器。

其中，振动源表示机械振动的产生来源，比如舰船主炮的后座力；振动控制器是振动控制系统的核心，通过预测和补偿机械振动，实现振动的控制和隔离；执行机构则是将振动控制器的输出信号转化为实际对机械振动进行控制的机构；传感器则是通过感知机械振动的变化，将信号送给振动控制器进行处理。

在系统模型的构建中，我们采用了Simulink仿真工具，利用其优良的建模和仿真能力，实现了舰船主炮半主动控制隔振系统的建模与仿真。

具体来说，我们采用Simulink中的Simscape模块，创建了基于Simulink的半主动控制隔振系统，其中包括了机械振动源、振动控制器、执行机构和传感器等，构建出了基本的系统框图，从中可以看出机械振动源产生机械振动，通过振动传感器将振动信号传输到振动控制器中进行处理。

振动控制器根据传感器反馈的振动信息，对振动源提出控制要求，执行机构则根据振动控制器提出的要求，实现对机械振动的控制和隔离。

在整个系统中，通过控制器对机械振动进行预测和补偿，实现了振动的控制和隔离，并使得隔离后的振动程度达到比较理想的水平。

二、系统仿真与分析在模型构建完成后，我们对系统进行了一系列的仿真和分析。

新型三维隔震装置设计及数值模拟

ＡｂｓｔｒａｃｔＡｎｅｗｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｅｔｈａｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄａｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃｌａｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｌｅａｄｕｂｒｂｅｒｂｅａｒｉｎｇｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒａｌｓｏｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｏｆｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ，ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｂｅｈａｖｉｏｒｏｆｔｈｅｓｅｔａｎｄ
ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｉｓｏｌａｔｏｒｓｈｏｗｓｓｕｐｅｒｉｏｒｈｏｒｉｚｏｎｔｌａｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅａｎｄｖｅｒｔｉｃａｌｉｓｏｌａｔｉｏｎｐｅｆｒｏｒｍａｎｃｅ．
ｆｉｎｉｔｅｅｌｅｍｅｎｔｓｏｆｔｗａｒｅｔｏｓｉｍｕｌａｔｅｓｔｕｃｒｔｕｒｅａｎｄｄｅｓｉｇｎｓｔｈｅｐａｒａｍｅｔｅｒｏｆｔｈｒｅｅ．ｄｉｍｅｎｓｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｅｔ
ＣＨＡＮＧＷｅｉｚｈｅＬＩＵＷｅｎｇｕａｎｇＨＥＷｅｎｆｕＸＵＨａｏ

隔振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究

工程上，述钢丝绳隔振器常用的模型是简单描
收稿日期：００１ — ７修订日期：０２０ — ３２１—２１；２１ — ２０
第２期
束立红，：振器广义弹塑性力学模型建模与应用研究等隔
１７８
广义模型方法用弹簧、阻尼器（粘性）和摩擦元件（库仑阻尼）等机械元件构成隔振器非线性力学模型，描述各种类型的隔振器，能全面直观地显示隔振器模型的材料弹性、弹性和弹塑性，文将这一方法粘］本应用于钢丝绳隔振器，即采用由多个改进的弹塑性单元组成的模型—— “ 广义弹塑性模型” 来分析钢丝绳隔振器在静态、动和冲击状态下的力学特性。振
钢丝绳隔振器由于在冲击载荷作用下呈软特
性，能大幅吸收冲击能量提高仪器、设备的抗冲击能
一
所显示的折线图ＯＡＢＤＣＯ。
力，在舰船上得到广泛应用。的非线性不仅仅来自它钢丝绳自身的弯曲形状，更多的是来自于钢丝绳而股与股之间的摩擦。因此，许多文献和工程应用在中，它被看作具有干摩擦阻尼的隔振器［。一些１在ｑ］
，有较高的工程应用价值。具
工关键词：广义弹塑性模型；隔振器；丝绳；摩擦；动态特性钢静
程Байду номын сангаас∞
学
中图分类号：ＴＨ１３１Ｏ３２１．；２

3-RPS并联隔振平台的建模与控制

3-RPS并联隔振平台的建模与控制1. 引言1.1 研究背景随着科学技术的不断发展，人们对高精度、高稳定性的隔振平台的需求日益增加。

隔振平台是一种能够有效隔离外部振动和噪音干扰的装置，广泛应用于精密仪器、光学设备、半导体生产等领域。

传统的隔振平台往往存在结构复杂、调节困难、控制精度低等问题，因此急需开发一种新型的隔振平台来满足高精度、高稳定性的需求。

本文旨在探讨3-RPS并联隔振平台的建模与控制方法，提出一种新型的控制策略，通过仿真实验验证方法的有效性和优势。

通过本研究的论证，可以为隔振平台的设计与控制提供新的思路和方法，推动隔振平台技术的发展和应用。

1.2 研究目的研究目的是为了解决现有隔振平台在工程实践中存在的问题，提高隔振效果。

具体包括改进隔振平台结构设计，优化建模方法，设计有效的控制策略，提出新颖的控制算法，从而实现隔振平台的稳定性和控制性能的提升。

通过本研究，旨在为工程实践提供更可靠、高效的隔振解决方案，推动隔振平台技术的发展和应用。

通过对隔振平台的建模与控制进行深入研究，可以扩展对复杂系统的控制理论，为跨学科研究提供新的方法和思路。

本研究旨在为相关领域的研究者和工程师提供参考和借鉴，推动隔振平台技术的创新和进步。

1.3 研究意义3-RPS并联隔振平台是一种应用于工程领域的重要装置，其研究对于提高工程设备的稳定性和精度具有重要的意义。

通过对3-RPS并联隔振平台的建模与控制进行深入研究，可以有效地提高该平台在工程领域的应用效果，提升工程设备的效率和性能。

研究3-RPS并联隔振平台的建模与控制方法，也有助于推动相关领域的技术创新和发展，为工程装备的设计和制造提供更加科学和可靠的技术支持。

本文旨在探讨3-RPS并联隔振平台的建模与控制方法，旨在为工程领域的相关研究和实践提供有益的参考和借鉴，具有一定的理论和实践意义。

2. 正文2.1 3-RPS并联隔振平台的结构设计3-RPS并联隔振平台的结构设计是整个系统中至关重要的一环。

建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真实验建议

建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真实验建议建筑橡胶支座隔振技术是一种常用的结构减震隔振技术，其应用广泛。

为了更好地掌握该技术，提高学生的实践能力，建议在建筑工程相关课程中设置建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真实验。

具体建议如下：
一、实验内容
1.了解建筑橡胶支座隔振技术的基本原理和作用；
2.熟悉建筑橡胶支座隔振技术的结构和组成；
3.掌握建筑橡胶支座隔振技术的施工流程和注意事项；
4.通过虚拟仿真实验，模拟地震等外力作用下建筑橡胶支座隔振技术的减震隔振效果。

二、实验设备
1.计算机；
2.建筑橡胶支座隔振技术虚拟仿真软件；
3.相关资料和文献。

三、实验步骤
1.学生自主了解建筑橡胶支座隔振技术的基本原理和作用；
2.老师进行讲解，介绍建筑橡胶支座隔振技术的结构和组成，以及施工流程和注意事项；
3.学生通过虚拟仿真软件，模拟地震等外力作用下建筑橡胶支座隔振技术的减震隔振效果；
4.学生分析仿真结果，讨论建筑橡胶支座隔振技术的优缺点和适
用范围。

四、实验效果
1.学生了解了建筑橡胶支座隔振技术的基本原理和作用；
2.学生熟悉了建筑橡胶支座隔振技术的结构和组成，以及施工流程和注意事项；
3.学生通过虚拟仿真软件，模拟地震等外力作用下建筑橡胶支座隔振技术的减震隔振效果，提高了实践能力；
4.学生对建筑橡胶支座隔振技术的优缺点和适用范围有了更深入的了解。

六自由度主被动一体隔振平台的动力学实验建模

验建模，但其存在以下几点不足：利用锤击脉冲激 ①
励信噪差，到频响函数准确性不高；所辨识的模得 ② 型只是基于平台本身考虑而不包含作动器，因此，到得的模型只是整个控制系统的子系统，得单独建立作还动器的动力学模型。文献［］验建模采用平台自身９实作动器快速正弦扫描激励虽然提高了信噪比，其因但作动器分组而带入一些计算增加了模型的不确定性。
振第３Ｏ卷第１ｌ期
动
与
冲
击
ＪＯＵＲＮＡＬＯＦＶＩＢＲＡＴＯＮＡＮＤＨＯＣＫＩＳ
六自由度主被动一体隔振平台的动力学实验建模
郝慧荣，白鸿柏，张慧杰，李冬伟，刘树峰
（．军械工程学院，１石家庄０００；．内蒙古工业大学，５０３２呼和浩特００５）１０１
ＨＯＨｉｏｇ，Ａｏｇｂｉ，ＨＮＧＨｕ－ｅ，Ｉｏｇｗｉ，Ａｕ— ｎＢＩＨｎ —ａＺＡｉｉＬｎ —ｅｒｊＤ
（．ＯｄａｃｎｉｅｒｇＣｌｇ，ｈｉｈａｇ５０３Ｃｉａ１ｒｎｎｅｇｎｅｎｏｅｅＳｉａｕｎ００，ｈｎ；Ｅｉｌｊｚ０２ｎｅＭｎｏａＵｉｅｓｙｏＴｃｎｌｇ，ｏｈｔ１０１Ｃｉａ．ＩｎｒｏｇｌｎｖｒｔｆｅｈｏｙＨｈｏ００５，ｈｎ）ｉｉｏ
摘要：实验建模是摸清物理现象本质的一种有效手段，而针对六自由度主被动一体隔振平台，它的实验建模是

弹性限位浮筏隔振系统的动力学建模与算法

Ｋｙｗｏｄ：ｏｔｇｒｆｅａｔｉｔｒａｔｃａｅｒｌｅｗｒｅｒｓｆａｉａｔｌｓｉｌｅ；ｒｆｉｌｎｕａｔｏｋｌｎ；ｃｍｉｉｉｎ
第１第５期４卷
２１００年５月
文章编号：０７７９（０ＯＯ — ５９０１０ — ２４２１）５０４ — ７
船舶力学
ＪｕｎｌｏｈｐＭｅｈｎｃｏｒａｆＳｉｃａｉｓ
Ｖｏ．４１Ｎｏ５１．
Ｍａ０１ｙ２０
法用于判别限位器的接触状态。例分析指出，经网络算法接触判别的时间大大缩短，触计算得以实现。实神接得
出了对工程有指导意义的结论：限位器单向约束时，体和设备的最大位移与限位器之间存在最优间隙。筏限位器双向约束时，体的最大位移与限位器之间存在最优间隙，筏而设备的最大位移随着限位器的间隙增大而增大。限
ｗｉｈｔｉｔｒＳｇｐｔｈｅｌｍｉｅ ’ ａ．Ｔｈｎｕｎｅｏａｏｏｔａｔｉｏｃｒｆｔｏｓｒｉｔ ’ｔｔｓｅｉｆｅｃｆｇｐｆｒｆａｉｒｆｓｃｎｅｎｏｈｅｃｎｔａｎｓｓａｕ．ｌｌｎｇ
ＡｂｔａｔＢａｅｎｃｎａｔｄｎｍｉｓｔｅｍｕｔｄｇｅ－ｒｅｏｄｎｍｉｍｏｅｆｆａｎａｔｉｌｔｎｓｓｓｒｃ：ｓｄｏｏｔｃｙａｃ，ｈｌ－ｅｒｅｆｄｍｙａｃｉｅｄｌｏｏｔｇｒｆｓａｉｙ — ｌｉｏｏｔｍｔｌｓｉｉｔｒｓｅｔｂｉｈｄＴｅａｉｃａｅｒｌｎｔｒｓｕｅｏｄｎｔｇｉｈｏｔｃｅｗｉｅａｔｌｅｓｗａｓｌｅ．ｈｒｆｉｎｕａｅｗｏｋｗａｓｄｔｉｇｉｕｓｔｅｃｎａｔｈｃｍｉａｓｔｉｌｎｈｓｔｆｌｔｉｔｒ．ｅｅａｌｎｌｓｓｓｏｄｔａｅａｇｒｈｏｒｆｉｅｒｌｎｔｏｋｆｒｃｎａｔｔｅｏａｉｌｅｓＴｘｍｐｅａａｙｉｈｗｅｈｔｔｏｉｍｆａｔｃａｎｕａｅｗｒｏｏｔｃａｅｓｃｍｉｈｈｌｔｉｌｉｓｏｔｎｄｔｅｔｆｃｃａｔｎＴｅｃｎａｔａｃｌｔｎｃｕｄｂｅｌｅ．Ｓｍｅｉｔｒｓｎｅｕｔｙｂｈｒｅｅｍｅｏａｌｕｉ．ｈｉｏｈｏｔｃｌｕａｉｏｌｅｒａｉｄｏｎｅｅｔｇｒｓｌｍａｅｃｏｚｉｓｕｅｕｏｔｅａｔａｎｉｅｒｇ：ｏｅｔｇａｎｌｔｒｌｈｔｒｔｅｓｓｍ，ｈｒｓａｂｓｇｐｃｒｅｐｎ — ｓｆｌｃｕｅｇｎｅｉｓｆｒｓｔｎｎｕｉｅａｍｉｔｙｔｔｈｌｎｉａｅｏｈｅｔｅｅｉｅｔａｏｒｓｏｄｉｇｔｅｄｓｌｃｍｅｔｏｅｒｆａｄｅｕｐｎｓＳｔｎｅｂｌｔｒｉｔｒｔｈｙｔｍ，ｅｅｉａｂｓｎｏｔｉａｅｎｆｔａｔｎｑｉｍｅｔ．ｅｔｇｔｉｅａｌｅｏｔｅｓｓｅｔｒｓｅｔｈｐｈｉｈａｌｍｉｈｇｐｃｒｅｐｎｉｇｔｅｒｆ．ｅｏｈｒｈｎ，ｈｘｍｕｄｓｌｃｍｅｔｆｔｅｅｕｐｎｓｉｃｅｓｄａｏｓｏｄｎｏｔａｔＯｎｔｔｅａｄｔｅｍａｉｍｉａｅｎｑｉｍｅｔｎｒａｅｈｈｐｏｈｉ

Hexapod型隔振系统的建模与仿真

Hexapod型隔振系统的建模与仿真
Hexapod型隔振系统的建模与仿真
以Hexapod压电智能主动隔振平台系统在航天器高精度隔振和定位中的应用为基础,建立了Hexapod型隔振平台的虚拟样机.用MATLAB设计了控制系统,并介绍了控制系统的控制算法.通过MATLAB与ADAMS的结合,对Hexapod压电智能隔振和定位系统进行了仿真,得到了该隔振平台在低频(2-50 Hz)时的隔振仿真结果,结果表明了该系统在航天器低频隔振上的有效性.
作者：盛慧董猛文立华SHENG Hui DONG Meng WEN Li-hua 作者单位：刊名：科学技术与工程ISTIC英文刊名：SCIENCE TECHNOLOGY AND ENGINEERING 年，卷(期)：2007 7(13) 分类号：V465.1 关键词：六足系统隔振仿真。

浮筏隔振系统动力学建模与软件开发

浮筏隔振系统动力学建模与软件开发浮筏隔振系统动力学建模与软件开发随着工业化进程的加速，机械设备的使用越来越广泛。

然而，机械设备的振动问题也随之而来，给生产、安全和环境带来了很大的威胁。

因此，隔振技术的研究和应用变得尤为重要。

浮筏隔振系统是一种常用的隔振技术，它通过将机械设备和地面隔离，降低机械振动的传递，从而减少振动对生产设备的影响。

为了更好地理解和优化浮筏隔振系统，需要进行动力学建模与软件开发。

动力学建模是分析系统动力学特性的重要工具。

对于浮筏隔振系统来说，动力学建模有助于了解系统的振动传递和控制机制。

首先，需要确定系统的力学原理。

浮筏隔振系统主要由弹簧、阻尼器和质量块组成。

弹簧用于支撑负荷，阻尼器用于减缓振动的衰减，质量块用于抵消机械设备的运动。

其次，通过应用牛顿第二定律，建立系统的运动方程。

最后，通过数学模拟方法求解运动方程，分析系统的振动响应。

动力学建模不仅可以帮助我们理解系统的行为，还可以指导系统设计与优化。

软件开发是实现动力学建模的关键步骤，它可以使系统的模型得以应用和传播。

软件开发需要分为几个步骤。

首先，需要选择适用的开发工具和编程语言。

随着计算机技术的快速发展，各种数学建模和仿真工具被广泛应用于工程实践。

其次，需要根据系统的物理特性和运动方程，编写数值求解算法。

常用的数值求解算法有欧拉法、龙格-库塔法等。

然后，需要进行软件的编码和调试，确保软件的正确性和稳定性。

最后，应该进行软件的测试和验证，验证软件的准确性和可靠性。

随着浮筏隔振系统的建模与软件开发，可以更好地应对机械设备振动问题。

首先，提高了隔振系统的设计精度和可靠性。

通过动力学建模，可以更准确地预测系统的振动响应，为系统设计提供有力的支持。

其次，加强了隔振系统的优化与控制。

通过动力学建模和软件开发，可以对隔振系统进行优化设计和控制策略的研究，从而使系统的隔振效果得到最大程度的提升。

最后，推动了隔振技术的研究与应用。

动力学建模与软件开发是隔振技术研究的重要组成部分，通过在实际工程中的应用，可以推动隔振技术的不断发展和应用。

Hexapod型隔振系统的建模与仿真_盛慧

第7卷第13期 2007年7月1671-1819(2007)13-3314-04科学技术与工程Sc i ence T echno logy and Eng i neer i ngV o l 17 N o 113 July 20072007 Sc i 1T ech 1Engng .航空航天H exapod 型隔振系统的建模与仿真盛慧董猛1文立华*(西北工业大学航天学院,西安710072;陕西第二纺织机械厂,咸阳712000)摘要以H exapod 压电智能主动隔振平台系统在航天器高精度隔振和定位中的应用为基础,建立了H exapod 型隔振平台的虚拟样机。

用MAT LAB 设计了控制系统,并介绍了控制系统的控制算法。

通过MAT LAB 与ADAM S 的结合,对H exapod 压电智能隔振和定位系统进行了仿真,得到了该隔振平台在低频(2-50H z)时的隔振仿真结果,结果表明了该系统在航天器低频隔振上的有效性。

关键词六足系统隔振仿真中图法分类号 V 46511; 文献标识码 B目前,在航空航天领域机载或弹载精密仪器设备系统(如导航系统、光学仪器设备等)在冲击、振动条件下的整体性能下降。

因此,提高这些精密仪器的隔振性能以达到所需要的精度是系统型号研制中要解决的重大技术问题。

由此,寻找高精度的隔振系统便成为了一个重要的研究内容。

本文研究的目的是利用主动隔振结构对某飞行器的机载精密仪器设备进行主动隔振,减少冲击和振动对精密仪器设备的影响,实现设备的高精度隔振。

自从1965年S te w art 提出著名的Ste w art 平台机构,从此开始了基于Ste w art 并联机构的一系列结构的发展史,其中之一就是H exapod (六条腿)型压电智能主动隔振平台。

本文以压电结构H exapod 型平台在航天器高精度隔振和定位中的应用为具体对象,在ADAM S 中建立了H exapod 型平台的虚拟样机,在M atlab 中完成该系统的控制器设计,最后通过两者的结合,得到仿真结果。

隔振仿真建模

一、课程内容隔振是振动控制的重要途径之一。

隔振器实质上是一个具有一定弹性和耗能特性的承载装置。

其力学模型一般由一个弹性元件与一个阻尼元件并联组成，安装在被隔振体与振源之间。

由于隔振器具有一定的刚度，在振动时产生一个和振动位移成正比的弹性力（矢量），同时由于它有一定的阻尼，因此在振动时产生一个和振动速度有关的阻尼力（矢量）（如果是粘性阻尼，则阻尼力与振动速度成正比）。

隔振器设计的目的就是要设计出合适的隔振器刚度系数和阻尼系数，使这两个力的矢量和最小。

可见，采用隔振器能够控制振动的传递。

根据振动传递方向的不同，隔振又分为两类：第一类隔振又称为隔力，这时振动设备就是振源，采用隔振器的目的是隔离由振源传递给基础的振动力，减小振动机械对基础的作用，即隔离振源。

图1 第一类隔振系统图1所示是最简单的隔振系统，图中的质量代表振动机械，弹簧和阻尼器代表隔振器。

二、课程分析图1为隔离振动力的分析模型。

在质量m 上作用有简谐激振力t F t f ωsin )(0=，从图中的受力分析，得到运动微分方程为：0mx sin cx kx F t ω++= （1.1）由常微分方程理论知道，方程（1.1）的通解x 由相应的齐次方程的通解h x 和非齐次方程的任一特解p x 两部分组成，即()()()h p x t x t x t =+（1.2）当阻尼为欠阻尼时，式中()h x t 可以表示为m()()12cos sin n t d d x t e c t c t ξωωω-=+（1.3）将方程两端同除以质量m ，并且()()()h p x t x t x t =+令22n n ck mm ξωω==（1.4）其中ξ为相对阻尼系数，n ω为相应的无阻尼系统的固有频率，则方程（1.1）可写成2x 2sin n n F x x t m ξωωω++=（1.5）将上式写成下列的复数形式20x 2i tn n F x x e m ωξωω++=（1.6）其中x 是复数，设复数形式的特解为i t x Be ω= （1.7）其中B 称为复振幅，其意义是包含有相位的振幅。

整星隔振器CAD建模

CAD课程设计说明书整星隔振系统CAD建模院系航空航天工程学部〔院〕专业飞行器设计与工程〔空间〕班号24030601学号29XX X 扬指导教师杨靖宇XX航空航天大学2015年9月承诺书本人声明所呈交的课程设计说明书是本人在导师指导下进展的设计工作及取得的研究成果。

除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得XX航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。

本人授权XX航空航天大学可以将论文的全部或局部内容进展存档，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编论文。

〔XX的论文在解密后适用本承诺书〕作者签名：日期：2015.9.18摘要在卫星的整个寿命周期内，发射阶段是最易受到损坏的阶段。

在发射阶段，卫星将受到运载火箭发动机产生的准静态推力、发动机燃烧产生的随机振动、整流罩受到的气动鼓励以及各级火箭别离时产生的瞬态冲击等。

由于传统的星箭连接采用锥壳适配器，其刚度很大，几乎能够传递所有来自于运载火箭的载荷，这些载荷对卫星平安构成严重威胁。

为降低卫星受到的来自于运载火箭的各种振动和冲击载荷，采用整星隔振是近年来新兴起的卫星隔振措施。

本文用质量——阻尼——弹簧模型分析在地面震动试验条件下带隔振器的卫星振动响应，得出了卫星模态阻尼、卫星频率下降率和隔振器损耗因子对隔振效果的影响关系，从抑制共振响应峰值和隔离中高频振动两方面提出了整星隔振器刚度和阻尼设计的假设干准那么。

关键词：整星隔振原理阻尼ABSTRACTThe satellite launch phaseis the most vulnerable to damage in the whole life cycle .During the launch phase, the satellite will be stressed by the bustion of rocket engine which produced quasi static thrust, engine random vibration and fairing by gas dynamic excitation at all levels as well as the separation of the rocket is generated when the transient shock. The traditional star arrows the conical adapter connection, the stiffness, barely able to transfer all from launch vehicle load, the load to the safety of a satellite constitutes a serious threat. The entire star isolation that rising of a new satellite vibration isolation measures in order to reduce the load by satellite from the launch vehicle vibration and impact in recent years.In condition of ground vibration testand analyzing of the spacer satellite vibration exciter in the quality-damping -spring model,it is obtained the modal damping of the satellites, drop rate of frequency satellite and the relationship of vibration isolator loss factor of the effect of vibration isolation. It presents the entire star isolator stiffness and damping design of several criteria from the suppression of resonance peak and the isolated vibration in high frequency.Keywords:The whole spacecraft isolation Principle Technology目录摘要 (4)第1章绪论 (8)1.l 引言 (8)1.2 整星隔振技术的特点及其开展趋势 (8)1.2.l 整星隔振技术的特点 (7)1.2.2整星隔振技术的开展趋势 (9)1.2.3 整星隔振技术国内外研究现状 (12)第2章本文的主要研究工作 (14)2.1 整星隔振系统零件建模 (14)2.2 整星隔振器通零件的组装 (21)第3章总结 (23)LIST OF FIGURE图1.隔振器下底盘的建立〔1〕 (16)图2隔振器下底盘的建立〔2〕 (16)图3隔振器主减震器的建立 (17)图4隔振器上底盘的建立〔1〕 (17)图5隔振器上底盘的建立〔2〕 (18)图6在上下支撑台建立四根相互对称的轴 (18)图7在四根轴的中间1/3部位处截去相等的长度 (19)图8在四根轴截去的局部安装减震器 (19)图9成型的整星隔振器 (20)图10卫星模型 (20)图11卫星和隔振器的组合体 (21)图12成型的整星隔振系统〔1〕 (21)图13成型的整星隔振系统〔2〕 (22)第一章绪论1.1引言CATIA是法国Dassault System公司旗下的CAD/CAE/CAM一体化软件，Dassault System 成立于1981年，CATIA是英文puter Aided Tri-Dimensional Interface Application 的缩写。

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( 2)
则总误差为 : T = E 所以 5T = 2E 5wm i
L
ε ( k) ∑
2
l l =1 l
( 3) ( 4)
ε ( k) ∑
l =1
ε 5 l ( k) 5wm i
3316
科学技术与工程
7卷
J-1 ε 5 l ( k) = ∑clm j x ( k - i - j) ( 5) 5wm i j =0 εl ( k ) 5 (6) 该式可变形为 : = rlm ( k - i) 5wm i 综合上述公式可得控制信号为 :
图 2 振动控制回路图
3 仿真
311 Hexapod型隔振平台的控制回路
对于 Hexapod结构中的六个伸缩杆 ,它们均为压电智能型结构。在每根伸缩杆中均安装有压电陶瓷叠片 ,用它们作为驱动器来驱动这六根杆的联合运动 ,依次调整上端平台 , 以达到预想的控制的效果。其中每一根杆中的压电片的工作原理方程式为 : Δx (1) f = j V - k 其中 f 是压电片的作动力 , V 为外加电压 , Δx 为相对位移 , j, k 为与压电材料本身特性有关的常数。
[ Abstract] Research on the Hexapod p iezoelectric vibration isolation system , build the controlling and dynam ic sim ulation method of mechanis m system using virtual p rototype technique and use the MATLAB softw are to design the control system , and then com bine the MATLAB and ADAM S to get the si m ulation result about the vibration iso2 lation condition about 2 - 50 Hz are p resented. The result show s the validity of the system on vibration isolation which is used on the astrovehicles . [ Key words] Hexapod system vibration isolation sim ulink
航空航天
Hexapod型隔振系统的建模与仿真
盛慧董猛文立华
1710072; 陕西第二纺织机械厂 ,咸阳 712000)
摘要以 Hexapod压电智能主动隔振平台系统在航天器高精度隔振和定位中的应用为基础 ,建立了 Hexapod型隔振平台的虚拟样机。用 MATLAB 设计了控制系统 ,并介绍了控制系统的控制算法。通过 MATLAB 与 ADAM S的结合 ,对 Hexapod 压电智能隔振和定位系统进行了仿真 ,得到了该隔振平台在低频 ( 2 - 50 Hz)时的隔振仿真结果 ,结果表明了该系统在航天器低频隔振上的有效性。关键词六足系统隔振仿真中图法分类号 V46511; 文献标识码 B
M J-1 I
图 3 ADAM S分析模型
ε l ( k ) = dl ( k ) +
i - j)
m =1 j =0
∑∑ ∑w
clm j
i =o L
mi
( n - j) x ( n -
图 3中所有的结构都是刚性的。支杆和平台之间采用球副进行链接 ;支杆下部分的套筒中装有弹簧阻尼器 ,由弹簧阻尼器的伸缩来推动上端滑杆的滑动 ,套筒和滑杆之间采用滑动副进行约束 ;底座用固定
第 7卷第 13 期 2007 年 7 月 1671 2 1819 ( 2007 ) 13 2 3314 2 04
科学技术与工程
Science Technology and Engineering
Vol17 No113 July 2007 2007 Sci1 Tech1 Engng .
2 Agrawal B N , Chen Hong- Jen. A lgorithm s for active vibration isola2 tion on spacecraft using a Stewart p latform. SmartMaterials and Struc2 tures, S0964 - 1726 ( 04) 79024 - 2 3 杨雷 , 曲广吉 , 杨芳 . 差动式机电缓冲阻尼机构动力学建模
图 1 Hexapod 系统的简化机构示意图
分析 Hexapod 系统的结构 , 它的主要功能单元是 : 上端载物平台、伸缩杆联系组合、传感装置、驱动装置和控制系统。运动链关系为 :
通信作者简介 : 文立华 ( 1964 —) ,汉族 ,湖南人 ,硕士生导师。研
究方向 : 飞行器设计。
13 期
盛慧 , 等 : Hexapod 型隔振系统的建模与仿真
3315
对于振动控制 , 如图 2 所示。当上端载物平台产生振动时 ,传感器将感知到的振动信号传递给控制系统 ,由控制系统对安装在伸缩杆上的驱动装置施加控制力。驱动装置产生的力驱动伸缩杆进行运动 ,以使上端平台恢复到初始的状态。
4 结论
本文对应用在航天器隔振上的 Hexapod 压电智能隔振系统进行建立了虚拟样机系统 , 在 MATLAB 中采用自适应反馈控制中的多重误差最小均方 (LM S)控制算法进行了控制系统的设计。通过两者的结合得到的仿真结果显示 , 在 Hexapod 主动隔振平台上采用多重误差最小均方 (LM S)控制可以在低频段 ( 2 Hz - 50 Hz) 时使载荷的振动幅值由毫米级
与仿真 . 美国 MD I公司 2001 年中国用户年会论文集
4 李增刚 . ADAMS入门详解与实例。北京 : 国防工业出版社 , 2006 5 胡寿松 . 自动控制原理 . 北京 : 科学出版社 , 2002 6 姚俊 ,马松辉 . Sim ulink 建模与仿真 . 西安 : 西安电子科技大学
施加反馈控制时的质心位移响应曲线图如图 6。
图 6 控制后质心位移曲线图
13 期
盛慧 , 等 : Hexapod 型隔振系统的建模与仿真
3317
仿真结果分析 : 当激励处在低频段 ( 2 Hz - 50 Hz) , 未施加反馈控制时 , 载荷质心的振动在初始时刻时不稳定。当接近 215 s时趋于稳定 ,振幅为 2 mm; 施加反馈控制后 ,系统反应很快 ,载荷质心在很短的时间内便趋于稳定 ,振幅为 017 μm。载荷的振动幅值由毫米级降低到微米级 ,实现了高精度隔振。
出版社 , 1996
7 王国强 ,张进平 , 马若顶 . 虚拟样机技术及其在 ADAMS 上的实
践 . 西安 : 西北工业大学出版社 , 2002
M odelin g and S i m ulin k of Hexapod V ibra tion Isola tion System
SHENG Hui, DONG M eng ,W EN L i- hua
图 4 反馈控制方框图
其中 P1 为振动体 , W 和 C 均为有限冲击响应滤波器 , P2 为 hexapod 隔振平台。定义 : 扰动信号 d ( k ) ,控制信号 g ( k ) , 参考信号 x ( k ) , 过滤过的信号 r ( k ) ,误差信号 ε( k ) 。假设有 M 个作动器和 L 个传感器 ,则 ε l ( k ) 表示第 l个传感器测量的误差信号 ; dl ( k ) 表示第 l个传感器测量的扰动信号 ; clm j 表示滤波器 C 模拟的第 m 个作动器和第 l个传感器之间的动态的第 j个指令系数 ; wm i 表示第 m 个作动器的第 i个指令系数。所以
目前 ,在航空航天领域机载或弹载精密仪器设备系统 (如导航系统、光学仪器设备等 ) 在冲击、振动条件下的整体性能下降。因此 , 提高这些精密仪器的隔振性能以达到所需要的精度是系统型号研制中要解决的重大技术问题。由此 , 寻找高精度的隔振系统便成为了一个重要的研究内容。本文研究的目的是利用主动隔振结构对某飞行器的机载精密仪器设备进行主动隔振 , 减少冲击和振动对精密仪器设备的影响 ,实现设备的高精度隔振。自从 1965 年 Stewart 提出著名的 Stewart 平台机构 ,从此开始了基于 Stewart并联机构的一系列结构的发展史 ,其中之一就是 Hexapod (六条腿 ) 型压电智能主动隔振平台。本文以压电结构 Hexapod 型平台在航天器高精度隔振和定位中的应用为具体对象 ,在 ADAM S 中建立了 Hexapod 型平台的虚拟样机 ,在 M atlab 中完成该系统的控制器设计 , 最后通过两者的结合 ,得到仿真结果。仿真结果显示了该隔振平台在低频 ( 2 —50 Hz) 振动情况下应用在航天器上进行的高精度隔振的有效性。
对式 ( 2)求导得
来测量上平台质心的扰动 , 并作为控制系统的输入信号 ; 在六根支杆上分别施加了一个驱动力 ,同时作为控制系统的输出。最后通过接口函数将 MATLAB 数学控制系统模型和 ADAM S三维仿真模型结合起来进行联合控制仿真。 312 仿真结果在上端载物平台固定一个物体作为载荷 , 选取载荷的质心作为测量点 ,绘制位移响应曲线图。当基础激励为正弦波 , 且处在低频段 ( 2 50 Hz) ,未控制时的质心位移响应曲线图如图 5。
1
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( College of A stronautics, Northwestern Polytechnical University, Xi′ an 710072, P. R. China; Second Sp ining and W eaving Machine Factory1 , Xianyan 712000, P. R. China)