复杂隔振系统减振抗冲集成控制技术仿真研究
隔振腔四层减振系统的仿真设计
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克 系数和等效 阻尼 ， 通过采 ＭＡ Ｌ Ｂ Ｔ Ａ 软件对动力学微分方程组的数值仿真计算， 来准确表达 系统的 输出响应特性。清华大学力学实验 室对隔振腔进行 了多组冲击载荷 实验测试 ，证 明模型的建立和特
征参数设计 的正确性 。
关键词： 隔振腔；动力学模 型；数值仿真 中图分类号；Ｔ３ １ ９ Ｐ ９ ． 文献标识码：＾
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舰 船 防 化
２０ 年第 ４ ０６ 期，２ ，２ ３－６ － －
Ｃ Ｅ ＩＡ Ｅ Ｅ Ｃ Ｎ Ｓ ＩＳ Ｈ Ｍ Ｃ Ｌ Ｄ Ｆ Ｎ Ｅ Ｏ Ｈ Ｐ Ｎｏ ４ ２ ～ ２ ．．３ ６
隔振腔 四层减振系统 的仿真设计
－
池 伟‘ ，刘劲军
（． ｈ １ ｅｅｒｈＩｓｔｔ， Ｍ ａ ５ ０ ７ Ｃ ｉａ ２Ｂ ｉｎ ｌａｙＡ ａ ｓ ｆｃ ｆ Ｌ Ｎａｙ Ｂ ｉｎ １Ｔ ｅ７ ８ ｓａｃ ｔｕｅＨａ ｎ０６ ２ ， ｈｎ ； ． ｅ ｉｇＭｉｔ ｆ ｉ ｆ ｅ Ａ ｖ， ｅ ｉ Ｒ ｎｉ ｊ ｉｒ ｒ Ｏｉ ｏ Ｐ ｊｇ
（． １ 第七一八研 究所 ，河北 邯郸 ０６２ ；２ ５０７ ． 海军驻北京地区武备配套军代表 室，北京 １０８ ） ００ ８ 摘 要 ；隔振腔作为伽玛定位仪 器的三个减振环节之一 ，其动力学模型及其特征参数都比较复杂。
本文在隔振腔动力学简化模型的基础上，建立隔振腔的四层动力学微分方程组 ，输入各层的等效虎
浅析结构振动控制技术的原理和应用
技术改造浅析结构振动控制技术的原理和应用李维赞 谢 永（隔而固（青岛）振动控制有限公司，山东 青岛 266108）摘 要：当前建筑行业在振动控制技术方面还有很多问题有待进一步研究。
过去的抗振结构体系只通过提高结构本身的抗振性能来抵抗。
此方法影响有限，安全性较差。
因此，目前只有地震调整技术才能满足当前建设项目的需要，其发展前景和强大的经济效益日益突出。
关键词：结构振动；控制技术；原理；应用引言：近年来结构振动控制技术的应用日益广泛，结构振动控制技术的应用对象日益增多。
针对这一趋势，本研究介绍了常用的结构振动控制技术的原理，并对其优缺点进行了全面的说明；并简要介绍了相关应用。
1振动控制技术的必要性在中国，随着城市化进程的逐步加快，振动控制技术在建筑业中发挥着越来越大的作用。
第一，在建筑中应用防振技术，不仅可以有效地减少地震、水灾等自然灾害的破坏，还可以大大提高建筑的抗外部冲击能力。
第二，在建筑中应用防振控制技术可以有效地分配地震产生的能量。
近年来，国际建筑专家对这类结构监管的研究备受关注。
借助于结构本身和控制系统来承受荷载，结构处于不良状态，并能在发生大地震时保持球形的霍尔灵，有效地分配了地震带来的能量。
此外，该技术的工作原理和概念非常明确，适用于不同的建筑结构和不同程度的地震强度。
2被动控制2.1隔振技术所谓的减振，是指放置在建筑结构中有效地消耗地震能量的柔性连接，并通过设置这些柔性连接来降低地震能量。
此原则可控制建筑的变形，由于柔性连接可以起到"隔震"、"吸震"的作用，能够最大限度地减少地震产生的能量，保护建筑结构，并确保建筑结构的安全和稳定。
减轻地震对上部结构造成损坏的目的，而且建筑装修及室内设备也得到有效保护。
结构最常用的隔振技术是使用隔振支座来延长结构的自然振动周期，并避免土体的运动高峰时间，从而降低结构的地面运动能量。
此隔振方法减小了结构在地震荷载作用下的响应也存在一定的不足，仅适用于4层中低的剪力墙结构。
隔振抗冲击系统组合优化设计方法
２ 组 合 优 化 设 计 方 法
图 １为 隔 振 器 的特 性 曲线 ， 中 Ｆ 为 隔 振 器 图 作用 于设 备 的力 ， 备 的位移 为 ｘ， 设 弹性 耦 合 位 能
等 于 函数 Ｆ 和轴 段 Ｘ 所 包 围 的面 积 ， 表 征 隔 振 它
Ｖｏ ． ２ Ｎｏ ４ １３ ． Ａｕ ． ２ ０ ｇ ０８
隔 振 抗 冲击 系 统 组合 优 化 设 计 方 法
赵 存 生Ｄ 朱 石 坚Ｄ 聂 永 发
（ 军工 程大学振动与 噪声研究所” 武汉 海 ４ ０ ３ ） （ 军 ９ ６ ６ 队” 大 连 １ ６ ０ ） ３ ０ ３ 海 ２４ 部 １５ ４
由 于潜 艇 隔 振 器 通 常 首先 起 减 振 作 用 ， 以从 声 所
学 观 点来 看 ， 线性 载 荷特性 曲线 应大 体 与 曲线４ 非
，
蚕 ｔ 看 ｍ
式 中： ｘ， 别 为设 备 的位 置 、 度 和加 速度 ； ｘ， ｘ分 速 ｆ Ｘ， ｚ 为隔 离 系统产 生 的力 ； 为 设 备 的初 始 （ Ｘ，）
速 度．
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图 １ 隔 振 器 的动 刚 度 特 性 曲 线
可 以证 明 ， 于初 始 速度 激 励 ， 对 理想 的抗 冲击 要求 是缓 冲器 产生 的力 随位 移变 化 的 曲线应 为 一
收 稿 日期 ： ０ ６０ —３ ２ ０ ～４０ 赵 存 生 ： ， ９岁 ， 士 生 ， 要 研 究 领 域 为噪 声 与振 动 控 制 男 ２ 博 主
１线 性 刚 度 ；－ 塑 性 刚度 ；－ 物 线 型 一 ２弹 ３抛 非 线 性 刚度 ；－ 抛 物 线 型 非 线 性 刚度 ４倒
减振隔振的方法
减振隔振的方法减振隔振是为了减少或消除机械设备或建筑结构的振动对周围环境和设备本身产生的不利影响。
减振隔振的方法主要包括主动减振和被动减振两种。
1.主动减振主动减振是通过施加一个与振动相反的力或振动源来实现的。
常见的主动减振方法包括：（1）主动控制：使用传感器和执行器来感知和控制振动，通过调整力的大小和方向，使得振动能量被消耗或转换成其他形式的能量。
常见的主动控制技术包括主动质量调节（Active Mass Damper，AMD）、主动力控制（Active Force Control，AFC）等。
（2）无源消能：利用材料的阻尼特性来消耗振动能量，如贴附阻尼层、贴片阻尼器、涂层阻尼等技术。
（3）阻尼器：通过引入阻尼器来消耗振动能量，如液态阻尼器、摩擦阻尼器、压电陶瓷阻尼器等。
2.被动减振被动减振是通过安装吸振器或隔振器来减轻振动传递的过程，将振动能量转化成其他形式的能量，常见的被动减振方法有：（1）弹性隔振：利用弹性元件将机械设备或建筑结构与基础隔开，从而减少振动传递。
常见的弹性隔振装置包括弹簧隔振器、橡胶隔振器、弹性垫等。
（2）质量隔振：通过增加质量，改变机械系统的固有频率，来减少振动传递。
常见的质量隔振方法包括质量块、质量悬挂等。
（3）液体隔振：通过液体的流动和压力分布来实现隔振效果。
常见的液体隔振装置有液体隔振器、液体柱隔振器等。
（4）动态振动吸收器：通过装置中的惯性质量、弹性元件和阻尼装置共同作用，实现对振动的吸收和抑制。
减振隔振方法的选择需要根据具体的应用场景和需要进行综合考虑。
以下是一些常见的应用案例。
1.建筑减振隔振在高层建筑、大桥、输电线路等工程中，减振隔振技术可以减少结构受到的地震、风力等外部因素引起的振动。
常见的方法包括在结构上安装阻尼器、液体隔振器等。
2.机械设备减振隔振在机械设备的运行过程中，振动会引起噪音、损耗、疲劳等问题。
为了降低振动，可以采用弹簧隔振器、橡胶隔振器等被动减振方法，也可以使用液体隔振器、压电陶瓷阻尼器等主动减振方法。
机械设计中的减振与隔振技术研究
机械设计中的减振与隔振技术研究随着科技的不断发展，机械设备在各个行业中的应用越来越广泛。
然而，由于机械设备运转时产生的振动噪声，给人们的生活和工作带来了一定的困扰。
为了解决这一问题，研究人员提出了减振与隔振技术。
本文将对机械设计中的减振与隔振技术进行深入研究与讨论。
一、减振技术的研究与应用在机械设计中，减振技术被广泛应用于降低机械设备振动的幅度和频率，以改善工作环境和提高设备的安全性能。
减振技术主要包括主动减振和被动减振两种方式。
1. 主动减振技术主动减振技术是一种通过控制系统主动干涉振动的方法。
它主要基于信号传感器的检测结果，利用控制算法和执行器对振动进行实时控制。
常见的主动减振技术包括主动质量调谐技术和主动电磁悬挂技术。
主动质量调谐技术通过将控制装置放置在振动系统中，实时感知振动频率，并利用负反馈控制原理产生相反的振动来实现振动的主动衰减。
主动电磁悬挂技术则是利用电磁力的控制，对机械设备进行悬挂与平衡，从而实现减振效果。
2. 被动减振技术被动减振技术是一种利用被动元件对机械设备振动进行减振的方法。
常见的被动减振技术包括弹簧减振器、液压减振器和压缩空气减振器等。
这些被动减振器会根据机械设备产生的振动作用力，反作用力来实现振动的消除或者减小，从而达到减振的效果。
二、隔振技术的研究与应用隔振技术是一种通过隔离机械设备振动传递的方法，将机械设备和外界环境隔离开，以减少振动的传递。
隔振技术在机械设计中主要应用于降低机械设备对周围环境的振动干扰和保护机械设备的稳定性。
1. 悬浮隔振技术悬浮隔振技术是一种通过将机械设备悬浮起来，使其与地面接触的接触点减少，从而减少振动传递的方法。
常见的悬浮隔振技术包括气浮隔振技术、磁浮隔振技术和活塞流体悬浮技术等。
这些技术利用气体或磁性力量使机械设备在一定高度悬浮，减少机械设备与地面的接触面，从而减少振动传递。
2. 隔振材料技术隔振材料技术是一种通过使用特殊的材料来减少振动传递的方法。
高速飞行器结构动力学的减振与抗冲击研究
高速飞行器结构动力学的减振与抗冲击研究下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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土木工程中的桥梁振动与减振控制技术
土木工程中的桥梁振动与减振控制技术在现代土木工程领域，桥梁作为交通基础设施的重要组成部分，其安全性和稳定性至关重要。
然而，桥梁在使用过程中不可避免地会受到各种动态荷载的作用，如车辆行驶、风荷载、地震等，从而产生振动。
过大的振动不仅会影响桥梁的使用舒适性，还可能对桥梁结构的安全性造成威胁。
因此，深入研究桥梁振动现象以及有效的减振控制技术具有重要的现实意义。
桥梁振动的产生原因是多方面的。
首先，车辆行驶是导致桥梁振动的常见因素。
当车辆通过桥梁时，车轮与桥面之间的相互作用会产生周期性的冲击力，从而引起桥梁的振动。
车辆的速度、重量、行驶方式以及桥梁的平整度等都会对振动的大小和频率产生影响。
其次，风荷载也是引起桥梁振动的重要原因之一。
特别是对于大跨度桥梁，风的作用可能会导致桥梁发生颤振、抖振等现象，严重时甚至会导致桥梁结构的破坏。
此外，地震作用也会使桥梁产生强烈的振动，对桥梁的抗震性能提出了很高的要求。
桥梁振动可能带来一系列不利影响。
从使用舒适性的角度来看，过度的振动会使行车者感到不适，甚至可能影响驾驶安全。
对于行人来说，振动较大的桥梁也会给行走带来不便。
在结构安全性方面，长期的振动会导致桥梁结构的疲劳损伤，降低桥梁的使用寿命。
此外，过大的振动还可能引起桥梁结构的局部破坏，如连接件的松动、混凝土的开裂等。
为了有效控制桥梁的振动，人们研究和发展了多种减振控制技术。
其中，被动减振技术是应用较为广泛的一种。
常见的被动减振装置包括阻尼器和隔振支座。
阻尼器通过消耗振动能量来减小振动幅度，如粘滞阻尼器、金属阻尼器等。
粘滞阻尼器利用液体的粘性阻力来消耗能量，其阻尼力与速度成正比；金属阻尼器则通过金属材料的塑性变形来吸收能量。
隔振支座则通过隔离振动的传递来达到减振的目的，如橡胶支座、铅芯橡胶支座等。
橡胶支座具有良好的弹性和隔振性能，能够有效地减少振动的传递；铅芯橡胶支座则在橡胶支座中加入铅芯，增加了支座的阻尼，进一步提高了减振效果。
磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计与仿真分析
ｉｏａ ｉｎ ｙ ｔｍ ａ ｄ ｎａ ｌ ｔ ｖ ｂ ａｉ ｎ ｓ ｌ ｔｏ ｓ ｓｅ ｓ ｌｔｏ ｓ ｓｅ ｎ ｅ ｂ ｅ ｈｅ ｉ ｒ ｔｏ ｉｏａ ｉｎ ｙ ｔ ｍ ｔ ｂｔｉ ｗｉ ｅ ｒ ｑ ｎ ｙ ｒ ｎｇ ． Ｔｈｅ ｅ ｉｎｅ ｓｒ ｔ ｅ ｆ ｔ ｏ ｏ ａｎ ａ ｄ ｒ ｆｅ ｕｅ ｃ ａ ｅ ｄ ｓｇ ｄ ｔｕｃｕｒ ｏ ｈｅ
ｅｆ ｃ ｆｖ ｂ ａ ｉｎ ｉｏａ ｉｎ ｓ ｓｅ Ｗ ｈ ｎ ｔ ｅ ｖｂ ａｉ ｎ ｈ ｓ ｌｗ ｒｆｅ ｕ ｎ ｙ ｔ ｅ ｉｏａ ｉｎ ｐ ｒｏ ｍａ ｃ ｓ ｑ ｉ ｏ ｒｅ ｐ ｃ ａｌ ｎ ｆ ｔ ｉ ｒ ｔ ｓ ｌ ｔ ｙ ｔ ｍ． ｅ ｏ ｏ ｏ ｅ ｈ ｉ ｒ ｔ ａ ｏ ｅ ｒ ｑ ｅ ｃ ， ｈ ｓ ｌｔ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｕ ｔ ｐ ｏ ｓ ｅ ｉ ｌ ｉ ｏ ｏ ｅ ｙ
磁流变弹性体变刚度隔振系统的设计 与仿真分析 木
口 王 威 口 邓益 民
浙江宁波 ３ ５ １ １２１ 宁 波 大学 机 械 工 程 与 力 学 学 院
摘 要 ： 流 变 弹 性 体 兼 有磁 流 变 液 和 弹性 体 的优 点 ， 剪 切 模 量 可 由外加 磁 场 控 制 ． 振 动控 制 等 方 面 具 有 广 阔的 磁 其 在 应 用前 景 。 有 的 隔振 系统 中 隔振 器 刚 度 一般 都是 固定值 ， 使 系统 的 隔 振 效 果 有 局 限 性 ． 较 低 频 率 振 动 。 现 这 对 尤其 是 共 振 时
微振动主动隔振系统的研究综述
第３８卷第３期２０２１年３月机㊀㊀电㊀㊀工㊀㊀程ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ.３８Ｎｏ.３Ｍａｒ.２０２１收稿日期:２０２０－０６－１９基金项目:国家重点研发计划项目(２０１６ＹＦＢ０５０１００３)ꎻ国家自然科学基金资助项目(１１７７２１８５㊁６１８０３２５８)ꎻ上海市科技创新行动计划启明星项目(２０ＱＡ１４０３９００)ꎻ上海市自然科学基金资助项目(１９ＺＲ１４７４０００)ꎻ上海市科技创新行动计划扬帆项目(２０ＹＦ１４１７４００)作者简介:易思成(１９８８－)ꎬ男ꎬ湖北随州人ꎬ博士ꎬ主要从事振动主动控制㊁机电一体化等方面的研究ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｙｉｓｃｈｏｌａｒ＠１２６.ｃｏｍ通信联系人:杨斌堂ꎬ男ꎬ教授ꎬ博士生导师ꎮＥ￣ｍａｉｌ:ｂｔｙａｎｇ＠ｓｊｔｕ.ｅｄｕ.ｃｎＤＯＩ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００１－４５５１.２０２１.０３.００１微振动主动隔振系统的研究综述∗易思成１ꎬ２ꎬ３ꎬ王金海３ꎬ刘志刚３ꎬ张㊀泉１ꎬ杨斌堂２∗ꎬ孟㊀光２(１.上海大学机电工程与自动化学院ꎬ上海２００４４４ꎻ２.上海交通大学机械系统与振动国家重点实验室ꎬ上海２００２４０ꎻ３.上海航天控制技术研究所ꎬ上海２０１１０９)摘要:为降低外界微米至纳米范围微振动干扰对精密装置的影响ꎬ并提高精密装置的运行精度ꎬ研制了微振动隔振平台ꎬ并将振动主动控制技术应用于隔振系统中ꎮ在明确了微振动定义的基础上ꎬ阐述了精密仪器所允许的振源速度标准ꎻ基于隔振理论ꎬ总结了单自由度和多自由度微振动隔振系统的结构特点ꎻ在此基础上ꎬ对主动隔振系统中的驱动器进行了总结ꎻ考虑到系统的动力学和驱动特性ꎬ对结构和驱动器的建模方法进行了论述ꎻ基于隔振率㊁隔振稳定性等指标ꎬ对反馈㊁前馈㊁复合和新型振动主动控制方法进行了评价ꎻ通过对传感驱动一体化㊁振动能量回收㊁智能控制技术的分析ꎬ预测了微振动主动隔振系统的未来发展趋势ꎮ研究成果表明:相比于被动隔振ꎬ主动隔振技术具有灵活㊁高效等优点ꎬ基于智能材料(如压电㊁磁致伸缩)的新型微振动隔振系统得到了广泛的应用ꎬ相应的迟滞建模和补偿控制成为了该领域的研究热点ꎮ关键词:微振动ꎻ主动控制ꎻ智能材料ꎻ驱动器ꎻ系统建模ꎻ迟滞中图分类号:ＴＨ７０７ꎻＴＨ１１３.１ꎻＴＢ５３５.１㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００１－４５５１(２０２１)０３－０２６５－１１ＲｅｖｉｅｗｏｆａｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍＹＩＳｉ￣ｃｈｅｎｇ１ꎬ２ꎬ３ꎬＷＡＮＧＪｉｎ￣ｈａｉ３ꎬＬＩＵＺｈｉ￣ｇａｎｇ３ꎬＺＨＡＮＧＱｕａｎ１ꎬＹＡＮＧＢｉｎ￣ｔａｎｇ２ꎬＭＥＮＧＧｕａｎｇ２(１.ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｕｔｏｍａｔｉｏｎꎬＳｈａｎｇｈａｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２００４４４ꎬＣｈｉｎａꎻ２.ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＳｙｓｔｅｍａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎꎬＳｈａｎｇｈａｉＪｉａｏＴｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬＳｈａｎｇｈａｉ２００２４０ꎬＣｈｉｎａꎻ３.ＳｈａｎｇｈａｉＡｅｒｏｓｐａｃｅＣｏｎｔｒｏｌＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＩｎｓｔｉｔｕｔｅꎬＳｈａｎｇｈａｉ２０１１０９ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｉｍｐａｃｔｏｆｅｘｔｅｒｎａｌｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｎｔｅｒｆｅｒｅｎｃｅｏｎｐｒｅｃｉｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｏｐｅｒａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙｏｆｐｒｅ￣ｃｉｓｉｏｎｄｅｖｉｃｅꎬｔｈｅａｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｄｅｖｅｌｏｐｅｄꎬａｎｄｔｈｅａｃｔｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｗａｓｕｔｉｌｉｚｅｄｉｎｔｈｅｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ.Ｔｈｅｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｗａｓｃｌａｒｉｆｉｅｄ.Ｔｈｅｃｒｉｔｅｒｉｏｎｏｆｐｅｒｍｉｔｔｅｄｖｉｂｒａｔｉｏｎｓｏｕｒｃｅｓｐｅｅｄｆｏｒｐｒｅｃｉｓｉｏｎｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓｗａｓｅｘｐｌａｉｎｅｄ.Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｔｈｅｏｒｙｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎꎬｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｓｉｎｇｌｅ￣ｄｅｇｒｅｅ￣ｏｆ￣ｆｒｅｅｄｏｍａｎｄｍｕｌｔｉ￣ｄｅｇｒｅｅ￣ｏｆ￣ｆｒｅｅ￣ｄｏｍｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ｏｎｔｈｉｓｂａｓｉｓꎬｔｈｅａｃｔｕａｔｏｒｓｉｎｔｈｅａｃｔｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗｅｒｅｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ.Ａｃｃｏｕｎｔｉｎｇｆｏｒｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｓａｎｄａｃｔｕａｔｏｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｔｈｅｓｙｓｔｅｍꎬｔｈｅｍｏｄｅｌｉｎｇｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｔｈｅａｃｔｕａｔｏｒｗｅｒｅｄｉｓ￣ｃｕｓｓｅｄ.Ｔｈｅａｃｔｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓꎬｉｎｃｌｕｄｉｎｇｆｅｅｄｂａｃｋꎬｆｅｅｄｆｏｒｗａｒｄꎬｈｙｂｒｉｄａｎｄｔｈｅａｄｖａｎｃｅｄꎬｗｅｒｅｅｖａｌｕａｔｅｄｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｄｅ￣ｘｅｓｏｆｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｒａｔｉｏａｎｄｓｔａｂｉｌｉｔｙ.Ｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｃｔｕａｔｏｒ￣ｓｅｎｓｏｒｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎꎬｖｉｂｒａｔｉｏｎｅｎｅｒｇｙｈａｒｖｅｓｔꎬａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎ￣ｔｒｏｌｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙꎬｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｏｆａｃｔｉｖｅｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｗａｓｐｒｅｄｉｃｔｅｄ.Ｐｒｅｖｉｏｕｓｓｔｕｄｉｅｓｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｃｏｍ￣ｐａｒｉｎｇｗｉｔｈｐａｓｓｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎꎬａｃｔｉｖｅｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｓｂｅｔｔｅｒｉｎｔｅｒｍｓｏｆｆｌｅｘｉｂｉｌｉｔｙａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ.Ｐａｒｔｉｃｕｌａｒｌｙꎬｎｏｖｅｌｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍｓｂａｓｅｄｏｎｓｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌｓ(ｓｕｃｈａｓｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃａｎｄｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅ)ａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄ.Ｔｈｅｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓｍｏｄ￣ｅｌｉｎｇａｎｄｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｍｅｔｈｏｄｓｏｆｔｈｅｓｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌ￣ｂａｓｅｄｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍａｒｅｅｘｔｅｎｓｉｖｅｌｙｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｆｉｅｌｄ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｍｉｃｒｏｖｉｂｒａｔｉｏｎꎻａｃｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌꎻｓｍａｒｔｍａｔｅｒｉａｌꎻａｃｔｕａｔｏｒꎻｓｙｓｔｅｍｍｏｄｅｌｉｎｇꎻｈｙｓｔｅｒｅｓｉｓ０㊀引㊀言精密加工和测量㊁空间遥感和观测等技术的发展对机械装置的精度提出了更高的要求ꎬ一般需要达到微纳尺度ꎮ然而ꎬ外部环境或者装置内部的微幅振动会造成超精密机床[１]㊁坐标测量仪[２]㊁光学显微镜[３]等仪器的精密度和准确度严重下降ꎮ在航天器上ꎬ斯特林制冷机㊁反作用飞轮㊁太阳能帆板的驱动机构等装置容易产生随机和谐波扰动ꎬ影响在轨运行航天器的定位和指向精度ꎮ对此ꎬ应该采用主动或者被动振动控制方法ꎬ尽可能消除或隔离机械系统外在与内在的各种干扰ꎬ使系统高效稳定地运行ꎬ以增强机械系统对微振动的抗干扰能力[４]ꎮ和其他主动控制系统类似ꎬ主动隔振系统由被控对象㊁驱动器㊁控制器等环节等组成ꎬ各环节相互关联ꎬ共同决定了系统的执行精度和运动特性ꎮ因此ꎬ有必要全面总结和分析主动隔振系统关键组成部分的研究成果ꎬ为研制新型高精密隔振系统提供理论依据和设计指导ꎮ当前ꎬ研究人员越来越多地采用智能材料驱动器(典型的有压电和磁致伸缩式)作为微振动隔振系统的执行单元ꎮ然而ꎬ智能材料的迟滞给隔振系统的控制和实现带来了挑战ꎬ如何对微振动隔振系统的迟滞进行表征和控制成为当前的研究热点ꎮ笔者在微振动隔离系统的设计和实现㊁迟滞系统的建模和补偿等方面积累了一些理论基础和技术方法ꎬ并取得了一定的研究成果[５￣８]ꎮ基于上述经验和国内外最新研究成果ꎬ本文围绕微振动隔离标准㊁隔振系统的构型设计㊁驱动器的选择与设计㊁系统模型的建立㊁振动主动控制方法等内容对微振动主动隔振领域的研究进行综述ꎬ并预测该领域的发展趋势ꎮ１㊀微振动及其隔离标准微振动通常指的是频率集中在１Ｈｚ~１ｋＨｚ的微米或者亚微米幅度的机械振动或者干扰[９]ꎮ不同性能和用途的精密仪器对所允许干扰的幅度和带宽不同ꎬ需要设定一套标准评价微振动隔离是否有效ꎮ精密仪器所允许的振源速度标准如图１所示ꎮ由图１可知:在ＩＳＯ(ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓｏｒｇａｎｉ￣ｚａｔｉｏｎ)准则的基础上引入振动标准曲线(ｖｉｂｒａｔｉｏｎｃｒｉ￣ｔｅｒｉｏｎꎬＶＣ)ꎬ描述一定带宽范围内不同工况下微振动允许值ꎬ图的横轴为三分之一倍频程ꎬ纵轴为速度均方根[１０]ꎻ从ＶＣ￣Ａ到ＶＣ￣Ｅ准则ꎬ振动允许值越来越小ꎬ图１㊀精密仪器所允许的振源速度标准曲线其中ＶＣ￣Ａ准则应用于光学显微镜ꎬ而ＶＣ￣Ｅ准则适用于长距离㊁微小目标的激光跟踪定位系统ꎮ２㊀隔振系统的构型设计２.１㊀单轴隔振系统单轴隔振系统可用于抑制单方向的微振动干扰ꎬ主要分为直接主动式和主被动一体式ꎮ直接主动式的基本原理是利用驱动器产生的作动力抵消微振动源引起的干扰力[１１ꎬ１２]ꎮ主被动一体微振动隔振系统的原理简图以及频域内振动传递率曲线[１３]如图２所示ꎮ图２㊀单轴隔振系统及振动传递率ｃ 被动阻尼ꎻｋ 被动刚度ꎻｆａ 主动力其中:被动刚度用于抑制中高频振动干扰ꎬ主动力用于隔离低频振动干扰[１４￣１６]ꎮ２.２㊀多轴隔振系统为解决多维微振动干扰的问题ꎬ研究人员开发了能实现空间多维运动的多轴隔振系统ꎮ平台大多基于并联结构[１７]ꎮ在多个驱动器的共同作用下ꎬ传递到负载平台的多维干扰能被隔离ꎮ例如３轴微振动隔离平台用于隔离两个转动和一个平动干扰[１８]ꎬ或者３个移动干扰[１９]ꎻ６轴微振动隔离平台用于隔离空间任意方向的干扰ꎬ最为典型的是 立方体 构型的Ｓｔｅｗａｒｔ隔振系统ꎮＳｔｅｗａｒｔ的示意图及几何构型如图３所示ꎮ该平台由６个驱动器组成ꎬ整体结构紧凑ꎬ输出精度高㊁承载能力强㊁动态特性好[２０]ꎮ６６２ 机㊀㊀电㊀㊀工㊀㊀程第３８卷图３㊀立方体构型Ｓｔｅｗａｒｔ平台ＡＢＵ等[２１]设计的Ｓｔｅｗａｒｔ隔振平台如图４所示ꎮ图４㊀ＡＢＵ等设计的Ｓｔｅｗａｒｔ隔振平台该平台的每条支链由１个音圈电机和１个力传感器组成ꎬ１２个加速度传感器分两组布置在基座和动平台上ꎮ３ 驱动器的设计与选择尽管利用具有高精密性能的传统驱动器(如液压㊁气压或者电磁式)可以实现微振动干扰的控制ꎬ然而传统驱动装置复杂的结构限制了其广泛的应用ꎮ随着材料㊁生物㊁化学等学科和机械学科的交叉发展ꎬ基于智能材料的微振动隔振系统已成为当前技术研究的热点ꎮ典型的智能材料有压电㊁超磁致伸缩㊁记忆合金㊁磁流变/电流变㊁高分子聚合物等ꎮ智能材料驱动器能够克服传统驱动器结构中间隙㊁摩擦㊁磨损等的不利影响ꎬ提升系统的精度㊁可靠性和响应速度ꎮ下面主要对静电㊁电磁㊁压电㊁超磁致伸缩㊁高分子聚合物驱动器在微振动隔振领域的应用进行阐述:(１)静电为解决陀螺仪对外界高频振动敏感的问题ꎬＤＥＡＮ等[２２]在平行静电极板的基础上开发了结构精巧㊁驱动传感集成度高的陀螺仪隔振装置ꎮ该隔振装置集成了静电式速度传感器㊁静电驱动器和反馈电路ꎮ无反馈控制时ꎬ隔振装置的品质因子为１５０ｄＢꎻ而应用反馈控制后ꎬ隔振装置的品质因子减小到６０ｄＢꎮ(２)电磁电磁式驱动器的输出力是交变磁场中线圈和永磁体相互作用产生的洛伦兹力ꎮ电磁驱动器在振动控制领域有着广泛的应用ꎬ其优点在于成本低㊁带宽大㊁容易控制ꎮ音圈电机(ｖｏｉｃｅｃｏｉｌａｃｔｕａｔｏｒꎬＶＣＡ)是一种特殊形式的电磁式驱动器ꎬ具有结构简单㊁体积小㊁响应快等优点ꎮＰＲＥＵＭＯＮＴ[２３]研制了行程为ʃ０.７ｍｍ的音圈电机式微振动隔振系统ꎮ在音圈电机中ꎬ有一类刚度小㊁能有效隔离高频微振动干扰的 软驱动器 ꎮ在Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ公司研制的振动隔离和抑制系统(ｖｉｂｒａ￣ｔｉｏｎｉｓｏｌａｔｉｏｎａｎｄｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎｓｙｓｔｅｍꎬＶＩＳＳ)ꎬ其音圈驱动器的截止频率低至１Ｈｚ[２４]ꎮ磁悬浮隔振是一种比较新颖的电磁式隔振方法ꎬ具有可靠性高㊁使用寿命长等优点ꎮＨＯＱＵＥ等[２５]在传统隔振系统中引入磁悬浮隔振技术ꎬ采用主动控制策略实时调节磁悬浮的悬浮力ꎮ(３)压电压电驱动器具有响应快㊁输出精度高㊁易加工等优点[２６]ꎮＰＥＴＩＴＪＥＡＮ等[２７]设计了由压电驱动器㊁力传感器和被动隔振单元组成的主被动一体式单自由度隔振系统ꎮ为解决航天器有效载荷的振动控制问题ꎬＶＡＩＬＬＯＮ等[２８]介绍了一种压电叠堆式的主动隔振单元ꎬ实验结果表明:利用该隔振单元ꎬ由动量轮产生的谐波微振动干扰减小了３０ｄＢ~４０ｄＢꎮ为隔离较大幅值的微振动干扰ꎬＢＡＤＥＬ等[２９]设计了带有放大机构的压电驱动器ꎬ并提出了迟滞补偿和ＰＩ反馈复合控制方法ꎮＧＡＲＣＩＡＢＯＮＩＴＯ等[３０]设计了一种用于振动控制的带有液压放大机构的压电驱动器ꎮ(４)超磁致伸缩超磁致伸缩材料(ｇｉａｎｔｍａｇｎｅｔｏｓｔｒｉｃｔｉｖｅｍａｔｅｒｉａｌꎬＧＭＭ)在外加磁场作用下会产生应变和应力ꎬ例如含有稀土元素Ｔｅｒｆｅｎｏｌ￣Ｄ合金的磁致伸缩系数可达１５００ˑ１０－６到２０００ˑ１０－６ꎬ其最大伸缩量是常规磁致伸缩材料的数十倍ꎮＺＨＡＮＧ等[３１]依据啄木鸟头部结构设计了仿生式主动隔振系统ꎬ该系统由大功率磁致伸缩驱动器㊁空气弹簧㊁基座以及橡胶层等组成ꎮ需要说明的是ꎬ由于音圈电机㊁压电驱动器和磁致伸缩驱动器的结构紧凑ꎬ它们一般被用作多自由度微振动隔振系统的主动单元ꎮ(５)高分子聚合物聚合物又称高分子化合物ꎬ是一类能将光㊁电或磁等物理能转换为机械能的新型智能材料ꎬ常见的有介电弹性体和压电聚合物ꎮ介电弹性体(ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃｅｌａｓ￣ｔｏｍｅｒꎬＤＥ)是电活性聚合物的一种ꎬ其优点在于应变７６２第３期易思成ꎬ等:微振动主动隔振系统的研究综述大㊁能量密度高㊁效率高㊁响应快且加工制造方便等ꎮＳＡＲＢＡＮ等[３２]详细描述了管状介电弹性体驱动器的研制过程ꎬ设计了自适应前馈控制器ꎬ并将其用于微振动控制ꎮ实验结果表明:利用该方法ꎬ可使５Ｈｚ和１０Ｈｚ的单频微振动干扰能分别减小６６ｄＢ和２３ｄＢꎮ(６)驱动器的性能比较虽然驱动器的形态多样㊁原理不同ꎬ但可利用一些性能指标来衡量和评估它们的使用性能ꎮ归纳起来ꎬ这些指标大致分为３类:几何和物理参数(如运动形式㊁体积㊁质量等)㊁静态参数(如行程㊁最大驱动力㊁刚度㊁精度㊁效率等)㊁动态参数(如固有频率㊁带宽㊁被动阻尼等)ꎮ根据任务需求和应用场合的不同ꎬ设计或选用符合要求的驱动器是研制主动微振动隔振系统的重要环节ꎮ在主动隔振系统中ꎬ驱动器输出性能需要满足的必要条件是其作动行程必须大于等于外界微振动激励的位移[３３]ꎮ典型驱动器的行程和最大输出力如图５所示ꎮ图５㊀驱动器的静态输出特性比较图５中包括压电驱动器[３４ꎬ３５]㊁磁致伸缩驱动器㊁音圈电机[３６ꎬ３７]㊁高分子聚合物[３８]㊁静电驱动器[３９ꎬ４０]ꎮ由图５可知:压电驱动器和超磁致伸缩驱动器可用于抑制大负载的低幅振动ꎻ音圈电机能隔离幅度较大的振动并具有较强的带载能力ꎻ静电驱动器的输出功率较小ꎻ介电弹性体驱动器能对幅度较大的微振动进行抑制ꎬ但静态输出力不大ꎮ除了行程和最大输出力等静态性能外ꎬ隔振系统自身的固有频率也是重点分析的对象ꎮ一般而言ꎬ压电和超磁致伸缩驱动器的固有频率较高ꎬ而电磁㊁静电和介电弹性体驱动器的固有频率适中ꎮ４㊀系统模型的建立４.１㊀结构动力学建模一般利用集中参数模型对隔振系统进行描述ꎬ该模型由集中质量㊁集中刚度和集中阻尼组成ꎬ分布载荷等效在集中质量上ꎮ有限元模型也是隔振系统的常用建模方法之一ꎬ可使用有限元商业软件对隔振系统进行动力学分析ꎮ需要说明的是ꎬ有限元模型计算量大ꎬ如要进一步应用于主动控制ꎬ必须对原始模型进行缩减ꎮ针对集中参数模型或有限元模型ꎬ通过动力学建模方法可得到系统的动力学模型[４１]ꎮ常见的动力学建模方法如图６所示ꎮ动力学建模方法常规方法凯恩方程拉格朗日方程Ｈａｍｉｌｔｏｎ法牛顿欧拉法ìîíïïïï特殊方法传递矩阵法阻阬法传递函数法{ìîíïïïï图６㊀动力学建模方法ＬＩＵ等[４２]根据牛顿￣欧拉法建立了８支链隔振系统的动力学模型ꎬ并在此基础上分析了系统的结构参数对动力学响应的影响ꎮ振动传递率是微振动隔振系统重要的性能评价指标ꎬ其定义为隔振后运动或力的幅值与隔振前的比值ꎬ通常表示为频谱函数ꎮ微振动隔离平台传递率的求解方法包括传递矩阵法㊁阻抗法㊁频响函数综合法ꎮＰＲＥＵＭＯＮ等[４３]利用传递矩阵对Ｓｔｅｗａｒｔ隔振平台的底座和上平台之间的关系进行了表征ꎬ根据Ｆｏｒｂｅｎｉｕｓ范数ꎬ将多自由度系统的传递矩阵等效为单自由度形式的传递矩阵ꎬ进而求得振动传递率ꎮ针对主被动一体的隔振系统ꎬＫＩＭ等[４４]利用阻抗矩阵定量描述系统的物理特性ꎬ接着将阻抗矩阵转化为状态方程ꎬ为设计反馈控制器提供了理论支持ꎮ传递函数在微振动主动控制系统设计中应用较为广泛ꎮＹＥＮ等[４５]建立了多自由度压电式主动隔振装置的传递函数ꎬ利用解耦策略对传递函数矩阵进行了对角化ꎬ通过实验验证了变换模型的有效性ꎬ最后设计了离散式的滑模控制器ꎮ需要说明的是ꎬ隔振系统的基座是微振动干扰的直接受体ꎬ当基座相对于平台的柔性较大时ꎬ需要将柔性变形引入系统的结构动力学方程[４６]ꎮ４.２㊀驱动器迟滞建模驱动器是微振动隔振系统中产生力和运动的单元ꎮ在对隔振系统的静态和动态性能进行分析时ꎬ应当考虑驱动器的输出特性ꎮ驱动器将其他形式的能量８６２ 机㊀㊀电㊀㊀工㊀㊀程第３８卷转化为机械能ꎬ因此基于能量的转换㊁调控和传递的过程ꎬ可对驱动器进行多物理场建模ꎮ例如ꎬ利用静电能和机械能的转换对静电式驱动器进行建模ꎬ利用电场能和机械能的转换对压电式驱动器进行建模ꎮ接下来ꎬ将对智能材料驱动器的建模方法进行归纳和总结ꎮ在小位移条件下ꎬ智能材料驱动器的位移输出可近似认为是线性的ꎬ此时可利用材料的线性本构方程建立驱动器的输入输出模型ꎮ压电材料和磁致伸缩材料的本构关系具有相似性ꎮＫＡＭＥＳＨ等[４７]利用本构方程建立了集成传感单元的压电作动器的多场耦合模型ꎮ虽然基于智能材料的驱动器在主动微振动控制中应用广泛ꎬ但在大变形条件下ꎬ材料的迟滞非线性对控制器的设计提出了挑战ꎮ迟滞指的是材料具有记忆性ꎬ当输入作用于系统时ꎬ它的输出表现为一定的滞后ꎮ为预测系统输出或补偿迟滞非线性ꎬ研究人员对迟滞进行了理论建模ꎬ例如物理法㊁唯象法等ꎬ前者根据驱动器的物理机理进行建模ꎬ后者根据驱动器输入输出的几何关系进行建模ꎮ常见的迟滞建模方法如图７所示ꎮ迟滞建模物理法ＪｉｌｅｓＡｔｈｅｒｔｏｎ木构模型能量模型{唯象法基于微分方程Ｄｕｈｅｍ模型ＢｏｕｃＷｅｎ模型{基于算子运算Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型Ｋｒａｓｎｏｓｅｌ ｓｋｉｉＰｏｋｒｏｖｓｋｉｉ(ＫＰ)模型Ｐｒａｎｄｔｌｌｓｈｌｉｎｓｋｉｉ(ＰＩ)模型ＭａｘｗｅｌｌＳｌｉｐ模型ìîíïïïïïïìîíïïïï其他方法多项式模型神经网络模型模糊模型{ìîíïïïïïïïïïïïïïï图７㊀迟滞建模方法限于篇幅ꎬ文中只对微振动主动控制研究中常用的几种迟滞建模方法进行综述:(１)Ｊｉｌｅｓ￣Ａｔｈｅｒｔｏｎ模型Ｊｉｌｅｓ￣Ａｔｈｅｒｔｏｎ(Ｊ￣Ａ)模型主要用于磁致伸缩驱动器的建模ꎮ早期的Ｊ￣Ａ模型是一种基于能量的静态磁滞模型ꎮ后来ＪＩＬＥＳ和ＳＡＢＬＩＫ等学者对该模型进行了扩充和修正ꎬ使修正后的模型能够描述磁化强度和磁致伸缩的耦合效应ꎬ极大地扩展了Ｊ￣Ａ模型的使用范围[４８]ꎮ(２)Ｂｏｕｃ￣Ｗｅｎ模型ＢＯＵＣ于１９７１年首次提出了一种迟滞的半物理建模方法ꎬＷＥＮ在１９７６年对该模型进行了改进ꎬ形成了Ｂｏｕｃ￣Ｗｅｎ模型[４９ꎬ５０]ꎮ广义的Ｂｏｕｃ￣Ｗｅｎ模型的表达式如下:ｄｚｄｔ＝Ａｄｖｄｔ－βｄｖｄｔ｜ｚ｜ｎ－αｄｖｄｔ｜ｚ｜ｎ－１ｚ(１)式中:ｖ 迟滞系统的输入ꎻｚ 迟滞系统的状态变量ꎻＡꎬβꎬα 描述迟滞环的形状参数ꎮ在压电驱动器中ꎬ通常认为ｎ＝１ꎮＺＨＡＮＧ等[５１]将线性本构方程和式(１)所示的Ｂｏｕｃ￣Ｗｅｎ模型结合ꎬ构建了磁致伸缩驱动器的非线性本构模型ꎬ并通过实验证明ꎬ利用该模型能有效拟合驱动器的迟滞曲线ꎮ(３)Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型是一种经典的迟滞算子模型ꎮ连续形式的Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的数学表达式如下:ｙ(ｔ)＝ʏʏαȡβγαβ[ｕ(ｔ)]Ｐ(αꎬβ)ｄαｄβ(２)式中:ｕ(ｔ) 模型的输入ꎻｙ(ｔ) 模型的输出ꎻγαβ[ｕ(ｔ)] 矩形算子ꎻＰ(αꎬβ) 权函数ꎻαꎬβ 描述矩形算子形状的参数ꎮ根据输入信号方向的不同ꎬ矩形算子γαβ的取值为－１或１ꎮＰＡＳＣＯ等[５２]对比了基于线性本构方程和基于Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型的压电驱动器的迟滞建模方法ꎬ发现后者的建模精度更高ꎮ(４)ＰｒａｎｄｔｌＩｓｈｉｌｉｎｓｋｉｉ模型ＰｒａｎｄｔｌＩｓｈｉｌｉｎｓｋｉｉ(ＰＩ)模型是由Ｐｒｅｉｓａｃｈ模型发展而来的ꎬ它的基本元素为Ｐｌａｙ算子(间隙算子)或者Ｓｔｏｐ算子ꎮＰｌａｙ算子的表达式如下:ｆｒ[ｖ](ｔ)＝ｍａｘ{ｖ(ｔ)－ｒꎬｍｉｎ{ｖ(ｔ)＋ｒꎬｆｒ(ｔ－)}}ꎬｔ>０ｍａｘ{ｖ(０)－ｒꎬｍｉｎ{ｖ(ｔ)＋ｒꎬｆｒ(０)}}ꎬｔ>０{(３)Ｓｔｏｐ算子的表达式如下:ｅｒ[ｖ](ｔ)＝ｍｉｎ{ｒꎬｍａｘ{－ｒꎬｖ(ｔ)－ｖ(ｔ－)＋ｅｒ(ｔ－)}}ꎬｔ>０ｍｉｎ{ｒꎬｍａｘ{－ｒꎬｖ(ｔ)－ｖ(０)＋ｅｒ(０)}}ꎬｔ＝０{(４)式中:ｖ(ｔ) 算子的输入ꎻｆｒ(ｔ) Ｐｌａｙ算子的输出ꎻｅｒ(ｔ) Ｓｔｏｐ算子的输出ꎻｆｒ(０) Ｐｌａｙ算子的初始输出ꎻｅｒ(０) Ｐｌａｙ算子的初始输出ꎻｒ 描述算子形状的参数(也称为阈值)ꎻｔ－ 当前时间的前一时刻ꎮＰｌａｙ算子和Ｓｔｏｐ算子的关系可以表示为:ｆｒ[ｖ](ｔ)＋ｅｒ[ｖ](ｔ)＝ｖ(ｔ)(５)在分段单调连续输入函数作用下ꎬ基于Ｐｌａｙ算子９６２第３期易思成ꎬ等:微振动主动隔振系统的研究综述的ＰＩ模型可以表示为:ｙ[ｖ](ｔ)＝ｑｖ(ｔ)＋ʏＲ０ｐ(ｒ)ｆｒ[ｖ](ｔ)ｄｒ(６)式中:ｐ(ｒ) 密度函数(由实验测得的系统输入输出数据辨识得到)ꎻｑ 大于零的常数ꎮ当阈值ｒ较大时ꎬＰＩ模型的输出衰减较快ꎬ为方便计算ꎬＲ通常取为ɕꎮ相比于Ｐｒｅｉｓａｃｈ算子ꎬＰＩ算子的优点在于结构简单㊁逆算子有解析解㊁便于实时控制ꎮＫＵＨＮＥＮ[５３]推导并分析了ＰＩ算子的逆模型ꎬ并通过逆算子的补偿实现了磁致伸缩驱动器的精密定位ꎮ尽管ＰＩ算子有以上优点ꎬ但是它无法表征非对称迟滞环ꎬ对此研究人员提出改进的ＰＩ算子来解决该问题[５４ꎬ５５]ꎮ笔者[５６]利用多项式改进的ＰＩ模型ꎬ对磁致伸缩微振动隔振平台中的驱动器进行了迟滞建模ꎮ(５)迟滞率相关改进模型上述提到的物理或者唯象建模方法只对静态迟滞现象是有效的ꎮ当迟滞系统输入信号的频率增大时ꎬ原有静态迟滞模型无法描述迟滞系统的动态效应ꎮ因此ꎬ一些学者对率相关迟滞建模方法进行了研究与探讨ꎮ综上所述ꎬ迟滞物理模型对驱动器设计提供了理论依据ꎬ但这类模型比较复杂且精度有限ꎮ而迟滞唯象模型是以实验数据为基础ꎬ能较为精确地对驱动器迟滞环的形状进行描述ꎬ同时利用迟滞唯象模型还可设计基于迟滞逆的前馈控制器ꎮ５㊀振动主动控制方法微振动主动控制方法包括反馈控制㊁前馈控制㊁反馈和前馈结合的复合控制等ꎮ针对控制目标(微振动)和控制对象(微振动隔振系统)的特点ꎬ研究人员也设计了一些新型控制器ꎮ５.１㊀反馈控制方法利用ＰＩＤ控制可抑制微振动干扰引起的系统响应ꎮ欲使ＰＩＤ控制效果更优ꎬ需增大控制环节的增益ꎬ但这会引起控制器失稳ꎮ为此ꎬＪＡＥＮＳＣＨ等[５７]对隔振系统的机械结构进行了改进ꎬ提高了系统运动稳定性ꎬ同时探究了高增益(特别是高积分增益)对系统稳定性的影响ꎬ为控制器的参数调节提供了理论依据ꎮ在主动微振动控制中ꎬ常见的反馈量包括加速度㊁速度㊁位移或者力ꎮ 天棚阻尼 法是一种行之有效的振动控制方法ꎬ其基本原理是利用被隔对象的绝对速度设计微振动反馈控制器ꎮＹＯＳＨＩＯＫＡ等[５８]通过位移反馈和绝对速度反馈对６自由度隔振系统进行了控制ꎮ基于力传感的反馈在微振动控制中应用广泛[５９]ꎬ主要原因在于:(１)即使基座或敏感负载存在柔性ꎬ利用基于力传感的反馈控制也能保证隔振系统的稳定性ꎻ(２)微重力环境中低频加速度较难检测ꎬ此时可采用力传感进行闭环控制ꎮＧＥＮＧ等[６０]利用局部力反馈控制器调节驱动器的等效阻抗ꎬ使之与隔振系统的机械阻抗相等ꎬ从而最大程度地抑制了微振动干扰ꎮ在其他一些应用场合中ꎬ载荷的振动对基座的影响也应该予以考虑ꎮＨＡＵＧＥ等[６１]对这些影响进行了分析ꎬ发现产生该问题的原因是多轴隔振系统的耦合效应ꎬ并利用改进的控制器提升了６轴隔振系统的工作性能ꎮ５.２㊀前馈控制方法对于反馈控制ꎬ构造主动控制律仅需隔振系统的输出信号ꎮ若微振动干扰信号已知且是确定的ꎬ那么可以利用该先验知识设计前馈控制器ꎮ由于微振动干扰信号和振动传递通道的参数是时变的ꎬ在工程应用中ꎬ常采用自适应前馈方法补偿振动传递通道的时变动态ꎮ最为典型的自适应前馈控制器是基于有限脉冲响应(ｆｉｎｉｔｅｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅｓꎬＦＩＲ)的滤波ｘ最小均方控制器(ｆｉｌｔｅｒｅｄ￣ｘｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅꎬＦｘＬＭＳ)[６２]ꎮＦｘＬＭＳ算法的基本框图如图８所示ꎮ图８㊀ＦｘＬＭＳ控制算法的框图Ｐ 初级通道ꎻＳ 次级通道ꎻＣ 控制器ꎻ＾Ｖ 次级通道的辨识模型ꎻｅ(ｎ) 隔振系统的输出信号ꎮ其中:Ｃꎬ＾Ｖ 用ＦＩＲ滤波器予以表示ꎮ在此基础上ꎬ也衍生出了一些其他形式的自适应前馈控制器ꎬ例如基于无限脉冲响应(ＩｎｆｉｎｉｔｅｉｍｐｕｌｓｅｒｅｓｐｏｎｓｅꎬＩＩＲ)的滤波μ最小均方(ｆｉｌｔｅｒｅｄ￣μｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅꎬＦｕＬＭＳ)控制器ꎬ基于ＦＩＲ的滤波ϵ最小均方(ｆｉｌｔｅｒｅｄ￣ϵｌｅａｓｔｍｅａｎｓｑｕａｒｅꎬＦϵＬＭＳ)控制器[６３]ꎮ笔者[６４]对传统的ＦｘＮＬＭＳ算法进行了改进ꎬ依据多项式改进ＰＩ模型ꎬ对磁致伸缩微振动隔振系统的非对称迟滞进行了补偿控制ꎮ５.３㊀复合控制方法反馈控制和前馈控制各有优缺点ꎮ为提高微振动０７２ 机㊀㊀电㊀㊀工㊀㊀程第３８卷隔振系统的性能ꎬ研究人员提出了反馈与前馈结合的复合控制方法ꎮ反馈控制和前馈控制的特性比较如表１所示ꎮ表１㊀振动反馈和前馈控制的比较方法优点缺点反馈(主动阻尼)(１)不需要进行建模ꎻ(２)配对控制时能保证系统稳定性ꎮ(１)仅对共振频率处的微振动干扰控制效果较好ꎮ反馈(基于模型)(１)能有效抑制低于系统截止频率的所有干扰ꎮ(１)隔振带宽受到限制ꎻ(２)高于截止频率的所有干扰被放大ꎻ(３)容易出现频率泄露的现象ꎮ前馈(１)对窄带微振动干扰的控制效果好ꎻ(２)隔振频带宽ꎮ(１)需要已知微振动干扰ꎻ(２)大量的实时运算ꎬ对硬件要求高ꎮ㊀㊀笔者[６５]利用ＰＩ反馈和ＦＩＲ前馈复合控制对噪声干扰下的原子力显微镜(ａｔｏｍｉｃｆｏｒｃｅｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙꎬＡＦＭ)的探针振动进行了主动控制ꎬ实验结果表明:控制器能有效减少窄带和宽带噪声导致的ＡＦＭ扫描图像的条纹和畸变ꎮＷＡＮＧ等[６６]利用力反馈和自适应前馈协同控制对多维微振动进行了主动控制ꎮ实验结果表明:利用自适应前馈控制器能对多频简谐干扰进行抑制ꎻ而利用基于主动阻尼的力反馈控制器能对有限宽带内的随机微振动干扰进行抑制ꎮ５.４㊀新型控制方法由于主动隔振系统的模型复杂㊁具有多个控制目标以及受到外界干扰的影响ꎬ在某些情况下ꎬ利用传统控制方法无法实现预期的微振动隔离效果ꎬ因此人们对新型控制方法[６７]进行了探索和研究ꎬ例如鲁棒控制㊁自适应控制㊁预测控制㊁模糊控制㊁滑模控制等ꎮ若隔振系统有模型不确定性ꎬ或者存在外部扰动ꎬ则闭环反馈控制系统可能出现不稳定ꎮ对此ꎬ研究人员基于鲁棒理论设计了具有鲁棒稳定性的控制器ꎮ控制器的结构框图如图９所示ꎮ图９㊀模型不确定性系统的鲁棒控制Δ 模型不确定性ꎻＫ 控制器ꎻｗ 外界干扰ꎻｕ 控制输入ꎻｖ 反馈信号ꎻｚ 系统输出针对系统模型不确定性㊁多控制目标ꎬＯＯＭＥＮ等[６８]设计了基于Ｈɕ范数在线估计的鲁棒控制器ꎬ对多维微振动干扰进行抑制ꎮ根据鲁棒控制理论ꎬ利用Ｈ２控制可以保证系统的名义性能ꎬ利用Ｈɕ控制可以提高系统在参数不确定或高频模态未建模时的鲁棒稳定性ꎮＭＥＬＥＩＳ等[６９]设计了Ｈ２/Ｈɕ复合控制器ꎬ并通过实验分析了其在微重力隔振系统上的有效性ꎮ为提高控制器的实时性ꎬ对Ｈ２/Ｈɕ控制器进行了降阶处理ꎮ除了Ｈ２和Ｈɕ控制外ꎬμ综合控制也在微振动主动隔振系统中得到了应用ꎮμ综合控制的基本原理是对隔振系统的结构奇异值进行最优化ꎬ这样即使隔振系统的刚度和阻尼在一定范围内变化ꎬ隔振系统仍具有良好的鲁棒稳定性和鲁棒性能ꎮ当隔振系统的模型参数或者周围环境特征缓慢变化时ꎬ利用自适应算法调节控制器的参数ꎬ能实现微振动的有效控制ꎮＺＵＯ等[７０]提出了自适应模型趋近控制方法ꎬ不同于传统的模型参考自适应控制方法ꎬ它的控制目标是模型的状态变量而不是跟踪误差ꎬ控制器中的参考模型是５.１节中提到的 天棚模型 ꎮ考虑到柔性梁在旋转过程中弹性模量和转动惯量会发生变化ꎬＬＩ等[７１]设计了一种输出力矩能自动调节的自适应控制器ꎮ鲁棒自适应控制器结合了鲁棒控制和自适应控制的优点ꎬ既能应对隔振系统的模型参数不确定性问题ꎬ又能解决系统中未知的非线性问题ꎮＳＵＮ等[７２ꎬ７３]将鲁棒自适应控制方法应用于电液驱动的主动悬置系统ꎮ考虑到主动悬置系统在运行过程中有效负载的质量会发生变化ꎬＬＩ等[７４]利用Ｔａｋａｇｉ–Ｓｕｇｅｎｏ模糊方法建立了系统的模糊模型ꎬ当系统的载荷质量变化时ꎬ该模型的输出也会随之变化ꎻ在模糊模型的基础上ꎬ作者设计了滑模控制器ꎬ使得系统的状态变量在特定的滑模平面上变化ꎮ６㊀研究展望６.１㊀驱动传感一体式隔振系统在一些应用场合中ꎬ受到结构尺寸的限制以及使用环境的影响ꎬ驱动器不能较好地和外部传感器兼容ꎮ基于自传感技术的微振动隔振平台是一种较为理想的解决方案ꎮ这种技术在反馈量易自检的驱动器中比较常见ꎬ如静电㊁压电[７５￣７７]和电力[７８]驱动器ꎮ基于ＭＥＭＳ的驱动传感一体化隔振系统具有体积小㊁功率密度高等优点ꎬ应用前景广泛ꎮ６.２㊀振动能量回收微振动的主动控制是通过驱动器主动耗散微振动１７２ 第３期易思成ꎬ等:微振动主动隔振系统的研究综述。
施工现场的减振与隔振控制
施工现场的减振与隔振控制在施工现场进行工作的过程中，由于机器设备的运转、施工工艺的操作等因素会产生振动，如果振动得不到有效控制，可能给工作人员带来安全隐患，影响工程质量，甚至影响周边环境。
因此，在施工现场的减振与隔振控制显得格外重要。
本文将针对这一问题展开探讨。
什么是减振与隔振控制减振是指减少振动的幅度，使振动在一定程度上达到一种期望的效果，以减小对周围环境和设备的影响。
隔振是通过某种手段将振动源与受振体有效隔离，减少振动传递，达到减震效果，保护设备和人员安全。
减振与隔振控制的重要性1.保护设备和结构：振动会对设备和建筑结构造成损坏，减振与隔振控制可保护设备和结构，延长使用寿命。
2.人员安全：施工现场工作人员长时间处在振动环境中，容易引发疾病，正确的减振与隔振控制可以保障施工人员的身体健康。
3.环境保护：振动会导致环境噪音扩大，严重影响周边居民的生活，减振与隔振控制可降低环境影响，保护周边环境。
减振与隔振控制的方法1.机械减振：通过改变支撑结构或增加缓冲器等方式减少振动传递，降低振动幅度。
2.减振材料：应用减振软垫、减振防震支架等材料来吸收振动能量，减轻振动传递。
3.隔振设计：采用弹簧隔振、橡胶隔振等隔振系统设计，将振动源与受振体分离，减少振动传递。
4.振动监测系统：安装振动监测系统对施工现场的振动进行实时监测，及时调整减振与隔振控制方案。
实际案例分析案例一：建筑工地施工振动控制某建筑工地采用了钢结构中的橡胶隔振支座，在基坑开挖及大型设备运作时，有效减少了振动对周边建筑和设备的影响，确保了施工现场的振动安全。
案例二：机械设备振动控制某工厂的重型机械设备在运转时产生了较大振动，为了保护设备和工作人员，采用了机械减振方法，通过调整支撑结构和加装减振装置等措施，有效降低了振动幅度。
结语减振与隔振控制是施工现场必须重视的环节，正确的减振与隔振控制方案不仅可以保护设备和结构，还能保障施工人员的健康与安全，对环境保护也至关重要。
机械结构的减振与隔振设计
机械结构的减振与隔振设计振动是机械系统中普遍存在的现象，而减振与隔振的设计是确保机械系统正常运行的重要环节。
本文将从机械结构的减振与隔振设计两个方面进行探讨。
第一，减振设计。
减振设计旨在降低机械系统振动对设备正常运行的影响。
它通常包括两个方面：主动减振与被动减振。
主动减振是指通过激励和控制来降低振动产生的噪音和对设备的影响。
其中一种常见的方式是采用主动振动控制器，它通过反馈控制系统对机械振动进行控制和调整。
它可以根据机械系统的振动特性，实时检测振动信号并产生反馈信号，从而降低机械系统的振动。
被动减振是指通过减振材料、减振结构等手段来消耗振动能量，降低振动的幅值和频率。
在机械结构中，常见的被动减振手段包括减振弹簧、减振板、减振垫等。
这些材料或结构可以吸收或传播振动能量，从而减少振动对设备的影响。
除了主动减振和被动减振外，减振设计还需考虑以下几个方面：首先，结构设计。
结构的合理设计可以降低机械系统的固有频率，从而减少振动的幅值。
对于某些特定的机械系统，如高速旋转设备，可以采用刚度调节结构，通过调整结构的刚度来改变机械系统的固有频率，从而实现减振的效果。
其次，降噪设计。
振动不仅会引起机械系统的振动，还会产生噪音。
因此，在减振设计中，还需要考虑降噪措施。
例如，可以在机械系统的外部增加吸音材料，以减少噪音的传播。
此外，还可以通过改进机械系统的结构设计，如采用声学隔离结构，减少机械系统传导的噪音。
第二，隔振设计。
隔振设计的目的是将机械系统与外部环境隔离，以减少外部干扰对机械系统的影响。
隔振设计通常包括以下几个方面：首先，振动源的隔离。
在机械系统中，振动源是产生振动的根本原因。
因此，隔离振动源可以有效地降低机械系统的振动。
常见的振动源隔离方式包括增加隔振垫、减振板等。
其次，机械结构的隔离。
机械结构的隔离是通过在机械系统的支撑结构中增加隔振装置来实现的。
隔振装置可以分为两种类型：主动隔振装置和被动隔振装置。
主动隔振装置是指通过激励和控制来降低外部干扰对机械系统的影响，而被动隔振装置是指通过减振材料、减振结构等手段来消耗外部干扰的能量。
复杂环境大型桥梁结构隔震减振协同控制关键技术与应用
复杂环境大型桥梁结构隔震减振协同控制关键技术与应用1. 引言嘿，朋友们，今天咱们聊聊那些在复杂环境下的大型桥梁。
是不是想象中那些气势磅礴的桥梁，横跨大江大河，仿佛在说：“看吧，我稳如泰山！”但你可别小看它们哦，实际上它们背后可是藏着不少技术门道呢。
尤其是在地震、强风、重载等环境下，如何让这些桥梁“屹立不倒”，就成了个大问题。
为了搞定这个问题，咱们今天就来聊聊隔震、减振和协同控制这些关键技术，听起来有点高大上，但别担心，咱们慢慢聊，轻松幽默！2. 隔震技术2.1 隔震的基本原理首先，隔震技术是干嘛的呢？简单来说，它就像是给桥梁穿上一双“防震鞋”。
地震来了，桥梁可以借助这些特殊材料和设计，减少震动的传递。
想象一下，咱们在地震中，身边的小东西都在摇摇欲坠，但咱们的桥梁却在优雅地“跳舞”，保持着自己的节奏，简直是“冷静如水”呀！2.2 隔震材料的选择说到材料，那可是个技术活。
一般来说，隔震材料要具备高强度、耐老化、抗腐蚀等特性，像是橡胶、铅、钢球等都可以用上。
有人说，选材料就像选对象，要有耐心、要有眼光，毕竟“长得好”可是个加分项。
为了让桥梁在复杂环境下不受伤，这些材料还得经过严苛的测试和评估，确保它们能够在关键时刻“挺身而出”。
3. 减振技术3.1 减振装置的应用接下来，咱们说说减振技术。
简单来说，它就是为桥梁装上“减震器”。
这个概念听上去有点像汽车的减震器，其实原理差不多。
通过机械装置、阻尼器等设备，把振动“消灭”在萌芽状态。
想象一下，如果没有减振装置，桥梁就像是个没心没肺的家伙，风一吹、雨一打就摇摇欲坠，多危险呀！3.2 现代减振技术的进展现代的减振技术可是飞速发展呀！有些高科技的减振装置，可以实时监测桥梁的状态，调节振动的响应。
就像是桥梁有了“自我意识”，知道什么时候该“喘口气”。
这种智慧控制不仅提高了桥梁的安全性，还延长了使用寿命。
听起来是不是很酷？4. 协同控制技术4.1 协同控制的意义最后，咱们聊聊协同控制技术。
光刻机中的振动抑制与环境控制技术
光刻机中的振动抑制与环境控制技术光刻机是微电子制造过程中关键的设备之一，广泛应用于芯片制造、集成电路、传感器等领域。
然而，光刻机在工作过程中遭遇的振动问题可能对器件性能和加工质量产生不利影响。
因此，振动抑制与环境控制技术在光刻机领域中显得尤为重要。
光刻机振动问题的根源可以归结为两个方面：一是机械结构本身的固有振动特性，二是外界环境的振动干扰。
面对这些挑战，科研人员们通过不断创新，提出了一系列有效的振动抑制与环境控制技术，并在实际应用中取得了显著的效果。
首先，针对机械结构自身的振动特性，研究人员提出了各种减振措施。
一种常见的方法是采用活动隔振台。
活动隔振台由传感器、控制系统和执行器组成，可以对光刻机产生的振动进行实时检测和减振调节。
该技术能够将机械结构的振动传递和扩散降到最低，提高了光刻机的稳定性和精度。
此外，结构材料的选择也是振动抑制的重要因素。
为了降低机械结构的固有振动频率，降低机械共振现象的发生，科研人员通常采用石墨复合材料、铝合金等高刚度和低固有频率的材料制造光刻机。
这样可以显著减少机械结构个体的振动幅度，提高光刻机的定位精度。
除了机械结构本身的振动特性，环境中的振动也是影响光刻机性能的重要因素。
光刻机通常需要在洁净室环境下操作，而洁净室环境中的人员活动、设备运行等都会产生振动。
为了解决这个问题，科研人员提出了环境控制技术。
这种技术通常包括洁净室结构的优化、地基隔振等手段。
通过这些措施，可以将环境中的振动传递和扩散降低到最低限度，从而保证光刻机的稳定性和精度。
在实际应用中，振动抑制与环境控制技术已经取得了良好的效果。
例如，一些先进的光刻机已经在传输系统和露光系统中引入了振动抑制和环境控制技术，显著提高了设备的稳定性和工艺性能。
此外，一些高精度光刻机还采用了深冷冷却技术，通过降低机械摩擦和振动产生的热量，进一步提高了光刻机的定位精度。
然而，光刻机中的振动抑制与环境控制仍然面临挑战。
首先，随着技术的不断进步，光刻机的工作频率和加工速度不断提高，对振动抑制和环境控制技术提出了更高的要求。
减振减噪技术在飞行器设计中的应用研究
减振减噪技术在飞行器设计中的应用研究飞行器在飞行过程中会产生振动和噪声，对飞行安全、乘客舒适度和环境保护都带来挑战。
因此，研究和应用减振减噪技术在飞行器设计中具有重要意义。
本文将重点介绍减振减噪技术的应用研究，包括主动减振减噪技术、被动减振减噪技术和结构优化设计等方面。
首先，主动减振减噪技术是指通过监测与振动、噪声有关的信号，并对其进行控制以减小振动和噪声的技术。
其中的关键技术包括信号处理、控制算法和执行器设计等。
信号处理方面，主动振动与噪声控制系统通常会使用加速度传感器、压力传感器和声传感器等进行信号采集，并利用滤波和频谱分析技术来提取信号特征。
控制算法方面，主动控制系统一般采用自适应控制算法、模型参考自适应控制算法和最优控制算法等，以实时调整执行器输出来实现减振减噪控制。
在执行器设计方面，常见的主动减振减噪执行器包括电液伺服阀、压电贴片和电磁悬浮器等。
其次，被动减振减噪技术是指通过改变系统结构和材料特性来减小振动和噪声的技术。
这种技术的特点是简单可靠且成本较低。
在飞行器设计中，常采用的被动减振减噪技术包括隔振材料、隔声材料、结构约束和动力学优化等。
隔振材料能够吸收和消散振动能量，常用的材料包括聚氨酯泡沫、橡胶和弹性体等。
隔声材料能够吸收和反射声波能量，常用的材料包括声纳泡沫、多孔材料和陶瓷纤维等。
结构约束是通过使用加筋板、塔树柱和连接杆等结构件，将振动能量转移到固定的结构上，从而减小飞行器的振动。
动力学优化是通过调整飞行器的结构参数和几何特征，以达到减小振动和噪声的目的。
最后，结构优化设计是一种综合应用技术，通过对飞行器结构进行优化设计，以提高飞行器的减振减噪性能。
结构优化设计的关键是确定合适的优化目标和设计变量，以及建立高效的优化算法。
在飞行器设计中，常采用的结构优化方法有有限元分析方法、遗传算法和神经网络等。
有限元分析方法通过建立准确的飞行器有限元模型，对结构参数进行优化设计，以实现减振减噪效果的最佳化。
_ 军用装备抗振动、抗冲击设计方法
装备环境工程E QU IP M ENT ENV I RONM ENTA L E NG I NEER I NG第3卷 第5期2006年10月军用装备抗振动、抗冲击设计方法马志宏,李金国(空军装备研究院雷达所,北京100085)摘要:阐述了军用装备在恶劣环境下抗振及抗冲加固的主要技术措施,详细介绍了振动冲击隔离的一般设计方法,说明了只有当激振频率与减振系统的固有频率之比大于2时,才有隔振效果,同时当系统的固有周期远大于冲击持续时间,冲击隔离才有可能,强调了今后应加强的振动与冲击隔离技术的研究内容。
关键词:抗振;抗冲;恶劣环境;设计方法中图分类号:V 216.55 文献标识码:A 文章编号:1672-9242(2006)05-0070-04收稿日期:2006-07-26作者简介:马志宏(1975-),男,山西朔州人,工程师,主要从事装备环境与可靠性试验与研究工作。
Designing Technique for Ant-i vibrating and Ant-i s hocking ofM ilitary Equip m entMA Zhi -hong,LI J in-guo(A ir F orce Equip m ent A cadem e ,B eiji ng 100085,China)Abstrac t :The ma i n re i nforc i ng m easures o f m ilitary equ i p m ents 'ant-i v i brati ng and ant-i shock i ng i n the a tro cious env i ronm ent w ere expatiated .The genera l desi gn i ng m ethod o f ant-i v i brati ng and ant-i sho ck i ng w as introduced .It w as i ndicated tha t the sho ck ab -sorber operates e ffecti ve ly on l y when the ra ti o of v i brati ng frequency to shock absorber s 'inherent frequency i s b i gger than.A t t he sa m e ti m e itw as illu m i na ted that an t-i shock i ng w orks only when shock absorber 's i nherent period is b i gge r t han shock i ng dura ti on .Then streng t hened contents for ant-i v i brati ng and ant-i shock i ng f o r the f u t ure were emphasized .K ey word s :ant-i v ibra ting ;an t-i shock i ng ;a tro cious env iron m ent ;des i gni ng m et hod环境条件是指产品在贮存、运输和工作过程中可能遇到的一切外界影响因素。
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统． 该控制 系统 采用半主动吸振器调节 自身的频率 以实现对振动 和冲击 的控制 ． 基 于动力 吸振 方法对复杂 隔振系统抗 冲
击规律 进行了研究 ， 利用逐步积分法求解 了系统的冲击响应 ， 并讨 论了动力吸振器的安装位置 、 质量 、 刚度以及阻尼对抗
冲击效果的影响 ， 提出 了优化方法 ． 仿真结果 明 ： 在不 同设备 上分别安 装吸振 器的抗 冲击效果 明显优 于单独在设 备或 浮 筏上安 装吸振器 ； 合 理优化吸振器参数后 可使设 备 Ａ、 Ｂ的时域 冲击 衰减 率达到 ２ ７ ． ３ ％和 ３ ６ ． ７ ％． 关键词 ： 隔振 系统 ； 冲击 响应 ； 半 主动控制 ； 吸振器
第３ ４卷第 ７期
２ ０ １ ３ 年 ７月
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中图分类号 ： Ｔ Ｂ ５ ３ ５ ． １ ； Ｔ Ｅ ９ ９ １ ． ８ 文献标志码 ： Ａ 文章编号 ： １ ０ ０ ６ — ７ ０ ４ ３ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ７ — ０ ８ ４ ９ — ０ ６
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复 杂 隔振 系统 减 振 抗 冲 集成 控 制技 术 仿 真 研 究
蔡 龙奇 ， 刘子 豪 ， 张博 ， 李晓 茜， 王 志鹏 ， 李玩 幽
（ 哈 尔滨 工程 大学 动 力与能源工程 学院， 黑龙 江 哈 尔滨 １ ５ ０ ０ ０ １ ） 摘 要： 针对船舶 航行 过程 中动力装置 隔振系统受到振动和 冲击综合作用 的问题 ， 提出 了半主动吸振抗 冲击集成控制 系
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