超精密机床的主动隔振系统研究_王加春
一种基于单向作动器的主动隔振误差传感器布置方案
振动与冲击JOURNALOFVIBRATIONANDSHOCK第39卷第22期Vol.39No222020一种基于单向作动器的主动隔振误差传感器布置方案王春雨1,2,李彦1,2，帅长庚1,2,张能1,2(1.海军工程大学振动与噪声研究所，武汉430033；2.船舶振动噪声重点实验室，武汉430033)摘要：针对电磁气囊主被动隔振装置试验中出现的测点控制效果不一致、整体隔振效果欠佳问题，提出一种弹性结构基础的误差传感器优化布置方法，提高了单向作动器作用下的整体隔振效果。
分析弹性支撑刚体基础隔振系统的振动传递特性，阐述了通过多隔振器支撑能够解决各测点振动控制效果不一致的问题。
在弹性结构基础的振动控制中，以简支梁基础为例，将隔振器与简支梁的连接部分看作刚体结构，利用刚体基础隔振结论，设计了一种3个误差传感器对应一个隔振器的误差传感器布置方案,通过同时控制隔振器下方的3个误差测点处的振动来控制通过隔振器传递到基础的振动。
对比实测结果表明提出的误差测点布置方案相比于原布置方案具有更好的隔振效果。
关键词：主动隔振;弹性基础;误差测点布置中图分类号：TB535文献标志码：A DOI：10.13465/j.3nki.jI.2020.22.035Eerroe-sensoe location scheme foe active vibirtion isolation under theaction of a SDOF actuatorW6NG Chunyu1,2,LI Yan1,2,SHU6I Changgeng1,2, ZHANG Neng1,2(1.InsioiuieooNoose&Vobeaioon，NaeaeUnoeeesoiyooEngoneeeong，Wuhan430033，Chona;2.NaioonaeKeyLaboeaioeyon Shop Vobeaioon&Noose，Wuhan430033，Chona)Abstract:The inconsistent control effect al dbferenl measucng points and the poor overall isolation effect of active and pvsive vibration isolation devices of electemaynetic airbays were studied.An optimal arrangement method for error sensors based on elastic structure was proposed to improve the overall vibration isolation feet under the action of a single degree of freedom(SDOF)actuator.The transmission charactecstics of the vibration isolation system on a cgid foundation with elastic suppois were analyzed,and the inconsistency of the vibration control effect al dbferenl measucng points was solved by using multiple vibration isolators.Then for the vibration control of the elastic stectue foundation,taking the simple supported beam foundation as an example,the connection pat of the vibration isolator and the simple suppoied beam was regarded as a cgid body ing the conclusion of the cgid body foundation vibration isolation presented above,a scheme for the error sensor arrangement of three error sensors covesponding to one vibration isolator was designed.The vibration transmitted W the foundation theugh the isolator was controlled by controlling the vibration at three error measucng poinW below the isolator.The results show that the proposed scheme has better vibration solation feet than the ocginal scheme.Key words：active vibration control;elastic foundvion；vror-sensor location在船舶领域，由机械设备振动引起的水下声辐射噪声是影响潜艇水下声辐射和自身声纳工作的重要因素［1］，隔振作为一种有效的振动消减手段一直是振动噪声控制领域的研究热点。
算法的机床半主动隔振系统多目标优化
测 创 明
， Ｃ 一 〕
１ ５
１ ０
０ １ ３ ４ ０ ２ ０ ０ ５ ０ ０
进化代数
图 ２进化历史
表２ 优化结果
ｋ １ ［／ ｌ Ｎｍ ｋ ２ 〔／ Ｊ Ｎ川 Ｃ １ ［＇ ］ Ｎｓ ／ ｍ Ｃ ２ ［＇ ］ Ｎｓ ／ ｍ Ｃ ａ ［＇ ］ Ｎｓ ／ ｍ Ｃ ｂ ［＇ ］ Ｎｓ ／ ｍ
＼
０５ ．
参考文献：
［ ＫＭ Ｈ Ｌ Ｅ Ｗ． ｉｃｖ ｄｍ ｉ ｃｎｏｏ １ Ｉ Ｊ Ｅ Ｃ Ｓｍ－ ｔｅ ｐ ｇ ｔｌ ］ ， ｅ ａｉ ａ ｎ ｏ ｒ ｆ
ｓｓ ｎ ｏ ｙｔ ｓ ｐ ｉ ｄ ｒｉ ａｒ ｐｎ ｏｅ ｓｓ ｍ ｆ ｓ ｃｉ ｏｅ ｔｎｌ ｏｓｍ ｄ ｕ ｅｓ ｎ ｅ ｏ ｅ ｆ ｐ ａｏ ｅ ｅ ｐ ｉ ｒ ｅ ｓ
［ Ｊ Ｃ Ｄ Ｌ ｗ ｑｅｃ ｓ ｃ ａｄ ｒ ｉ ｉ ｌｉ ｆ ２ Ａ Ｋ ｏ ｆ ｕｎｙ ｋ ｖ ａｏ ｓ ａｏ ｏ ］ ． ｒ ｅ ｈ ｎ ｉ ｔｎ ｔｎ ｏ ｂ ｏ ｒ ｐｅｉｏ ｅｇ ｇｅｎ ａｄ ｏ ｃｎｌ ｙ Ｐｅ ｓ ｎ ｎｉ ｅｒ ｇ ｎｎｔ ｈｏ ｇ ［． ｉｏ ｒ ｓ ｎ ｎ ｉ ｎ ａ ｅ ｃｉ ｏ Ｊ ｒ ｉ ］ ｃ Ｅ ｇ ｅ ｉ Ｎ ｎｔ ｈｏ ｇ，９９１ １ － ０ ｇ ｏ ｃｎｌ ｙ１９（ ： ７１ ． ｎｉ ｅｎ ａ ｅ ｏ ｎｒ ）４ ５ ［ Ｄ Ｋ ＳＪ Ｉ ｐｌａｏ ｏｍ ｇｅ ｒ ｏ ｇ ａ ａ ｐｒ ３ Ｙ Ｅ ＦＡ ｐｃｔｎ ａｎｔｈ ｌ ｉ ｌ ｅ ］ ， ． ｉ ｉ ｆ ｏ ｅ ｏ ｃ ｄｍ ｓ Ｙ ｔ ｓ ｓ ｉ ｌ ｅｃｅ ｓｕｔ ｅ ［］Ｐｏ． ｈ ｎ ｍａ ａｙ ｉ ｄ ｃ ｒｓ ． ｃＯ ｔ Ｉｔ － ｏ ｍ ｃ ｌ ｘ ｔ ｔ ｕ Ａ ｒ ｆ ｅ ｅ ｉ ｒ ｅ ｔ ｎｌ ｄｌ ｌ ｉ ｏｆ ｅｃ－ Ｃ Ｕ Ａ １９： － ａＡ ａ ｓ Ｃ ｎｅ ｎｅ ＭＡ ． ， ９４０ ｉ ａＭｏ ｏ ｎ ｙ ｓ ｒ Ｉ Ｓ ９ １
基于速度反馈控制的自激振动特性研究
基于速度反馈控制的自激振动特性研究冯伟;宋汉文【摘要】工程中自激振动常被作为不利因素而加以抑制,然而在振动能量捕获等振动利用研究中,自激振动也有振幅响应大、抗干扰能力强等优点,利用自激振动作为振动驱动将具有极大的优势.以悬臂梁为研究对象,通过模态参数与测点组合条件,导出了基于速度反馈控制下各阶模态的变化模式,得到了产生自激振动的数值判据,并对单模态进入自激振动以后的非线性极限环现象进行了讨论.通过理论建模、数值仿真和控制实验及数据处理,验证了该研究的正确性.%Self-excited vibration is often suppressed as an unfavorable factor in many engineeringfields.However,some special characteristics of self-exited vibration,such as,large amplitude response and strong anti-disturbances capability make it be an ideal driver for vibration utilization study,specifically,vibration energy harvesting.Herer,varying patterns of each mode and numerical criteria of self-excited vibration under control of velocity feedback were derived in studying cantilever beams with constraints of modal parameters and test points.One phenomenon,i.e.,the nonlinear limit-cycle produced by a single mode self-exited vibration was discussed as well.The correctness of this study was verified with theoretical modeling,numerical simulation,control tests and data processing.【期刊名称】《振动与冲击》【年(卷),期】2017(036)007【总页数】6页(P86-91)【关键词】自激振动;反馈控制;模态分析;极限环【作者】冯伟;宋汉文【作者单位】同济大学航空航天与力学学院,上海200092;同济大学航空航天与力学学院,上海200092【正文语种】中文【中图分类】TB53;O323;TB123经典结构动力学主动控制领域的研究始于20世纪50年代，取得了丰富的研究成果[1]，广泛应用在航空航天、高速铁路、土木工程[2]等领域。
静压气浮溜板的振动主动控制系统研究
了分析 ，得出结论 ：溜板振 动的分形维数极为接近 表面粗糙度 两组 ， 每组各有上 、 、 下 侧三组气浮块。
的分形 维数 ， 溜板振动是表面粗糙度分形维数高的主要因素㈨；
王清明在超精密车削端面加工实时误差补偿 的研究 中也指 出 ： ｚ溜板的振动也是影 响零件端面加工平面度和粗糙度 的主要因
表明气浮溜板的振动主动控制系统是可行性的和有效性的。 关键词 ： 精密 加工 ； 超 静压气 浮 溜板 ； 动主 动控制 ；空气 作动 器 振
【 ｂｔａｔ Ｔｅｉ ｕｎｅｏ ｅ ｓ ｔ ｌ ｅ ａｒ ｇ ｂａｉｎｏ ￣ ｃ ｕｌｙｏ ｏｋｉ ｏ ｂ Ａ ｓ ｃ】 ｈ ｆ ｅｃ ａｒ ｔ ｉｓｄ ｒａｅ ｉｒｔ ｎｓ ａｅ ａｉ ｗ ｒ ｃ ｉｎｔ ｌ ｒ ｎ ｌ ｆ ｏａｃ ｉ ｃ ｉ ｖ ｏ ｕ ｑ ｔ ｆ ｐ ｅｓ ａ ｅ
４
３
素之一 【。由此可见 ， ５ 】 研究溜板的精密减振 ， 于提高零件的平 对 面度、 直线度 ， 尤其是表面粗糙度具有十分重要 的意义 。
这 里以 Ｈ Ｍ—Ｉ Ｃ 超精密车床 为研究背景 ，探讨 了气浮溜板
的振 动 主动 控 制 问题 。
１引言
在超精密机床加工中 ， 振动对加工质量 的影响 １益受到重 ３ 视 。对 于溜பைடு நூலகம் 的振动控制问题 ， 除发现 １本有相似的研究外 ３
［１ ３
，
动溜板均选择静压气浮方式支撑 。
．
３空气静压导轨
Ｈ Ｍ—Ｉ Ｃ 超精密车床采用空气静压气浮导轨 ，不仅可以消
．
未发现有该方面 的报道。而事 实上 ， 溜板的振动将通过刀架 除爬行现象 ，提高溜板的直线运动精度 ，而且亦在一定程度上
王加春 李金 良 （ 山大 学 。 燕 秦皇 岛 ０ ６０ ） ６０４
基于MRE 隔振器的变刚度半主动隔振系统分析
基于 MRE 隔振器的变刚度半主动隔振系统分析
黄学功 覮，刘涛，马伟佳，张广
（南京理工大学 机械工程学院，江苏 南京 210094）
摘 要：为探究磁流变弹性体隔振器应用于变刚度半主动隔振的可行性，制备硅橡胶基磁流变弹
性体（MRE），设计制ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ MRE 隔振器，对 MRE 材料和隔振器的性能进行测试，搭建基于 MRE 隔振器的
中图分类号：TU352.1+1
文献标志码：A
Analysis of Variable Stiffness Semi-active Vibration Isolation System Based on MRE Isolator
HUANG Xuegong覮，LIU Tao，MA Weijia，ZHANG Guang
变刚度半主动隔振系统并设计 On-off 控制、模糊控制和 GA 模糊控制算法. 测试结果表明：MRE 的储
能模量在磁感应强度为 600 mT 时达到饱和，磁流变效应达到 2 000%以上；MRE 隔振器的变刚度特性
明显，当线圈电流从 3 A 变化为-3 A 时，等效刚度从 74.216 kN/m 增加到 137.128 kN/m，增加了
Key words：intelligent materials；magnetorheological elastomer；variable stiffness；vibration control；base vibra原 tion isolation
* 收稿日期：2020-08-17
基金项目：国家自然科学基金资助项目（51675280），National Natural Science Foundation of China（51675280） 作者简介：黄学功（1970—），男，安徽望江人，南京理工大学副研究员，博士 覮 通信联系人，E-mail：huangxg@
双层隔振系统模糊振动主动控制技术
向基 础结 构传递 的重 要 技术 措 施 ， 在过 去 几 十年 内 得 到 了成 功的应 用 。但 是 随着 科学 技 术 的发 展 ， 人
们对 舒适性 的要求 不 断 提高 ， 器设 备 也 在性 能 方 武 面提 出 了更 高 的要 求 ， 时仅 仅 采 用被 动 式 隔振 技 这 术 已难 以满 足工程 设 计 的需 要 ， 特别 是 对 于舰 船 隐
ｔｅｍ ｎｒｖ ｒｔ ｎｓｕｃｓａ ｄｔｅｅ ｏ—ｖｌａ ｏ ｅ ｓｒ ｅｒｒ ｈ ｎ ｅ）ｏ ｅｃｎｒｌ ｒｃｄ ｒ． ｈ ｉｏ ｉ ａｉ ｏ ｒ ｎ ｈ ｒ ｒ ａ ｔ ｎ ｓｎｏ ｂ ｏ ｅ ｒ ｅ ｕｉ ｓ（ｒ ａ ｎ１ ｎ ｔ ｏｔ ｏ ｅｕｅ ｏｃ ｈ ｏｐ
Ｔ ｕｓ ｈ ｏ ｔｏ ｙ ｔｍ ｅ ｏ ｓ ｓｍｐ ｅ ｎ ｒ ｅ ｓｂ ｅ ｉ ｌ ｔ ｎ ｒ ｓ ｔｖ ｒｆｅ ｈ ｔｔ ｉ ｔａｅ ｙ ｈ ，ｔ ｅ ｃ ｎ ｒ ｌｓ ｓｅ ｂ ｃ ｍｅ ｉ ｌ ｒａ ｄ ｍｏ ｅ ｆ ａ ｉ ｌ ．Ｓ ｍｕ ａ ｉ ｅ ｕｌ ｅ ｉ ｓ ｔ ａ ｈ ｓｓｒ ｔｇ ｏ ｉ ｉ ｆｅ ｔ ｅ ｆｒ ｐ ｒｏ ｉ ｎ ａ ｄ ｍ ｉ ｒ ｔ ｎ ｓｇ ａｓ ｓｅｆ ｃｉ ｅ ｉｄ ｃ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｖ ｂ ａｉ ｉ ｎ ｌ． ｖ ｏ ｏ Ｋｅ ｒ ｓ：ｖ ｂ ａｉ ｎ ａ ｄ ｗａ ｅ；ｄ ｕ ｌ ｓａ ｅ ｖｂ ａｉｎ ｉｏａｉｎ ｓ ｓｅ ；ｆ ｚｙ ｌ ｇｃ ｃ ｎｒ ｌ ｃｉ ｅ ｙ ｗｏ ｄ ｉｒｔ ｎ ｖ ｏ ｏ ｂｅ－ｔ ｇ ｉｒ ｔｏ ｓ ｌｔｏ ｙ ｔｍ ｕ ｚ ｏ ｉ ｏ ｔｏ ；ａ ｔ ｖ
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔｈ ｕ ｚ ｃｉ ｅｖｂ ａｉｎ ｃ ｎｔｏ ｅ ｈ ｉ ｕ ｓｓｕ ｉｄ ｉ ｈｉ ａ ｅ ．Ｉ ｈｉ ｅ ｈ ｉ ｕ ｅ ｆ ｚ ｙ ａ ｔｖ ｉｒ ｔｏ ｏ ｒ ｌｔｃ ｎ ｑ ｅ ｉ ｔ ｄ ｅ ｎ ｔ ｓｐ ｐ ｒ ｎ ｔ ｓｔｃ ｎ ｑ ｅ，ｉ ｔ
超精密机床隔振地基模型建立与分析
ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｆ ｏ ｕ ｎ ｄ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ｗ ａ ｓ ｉ ｎ ｔ ｒ ｏ ｄ ｕ ｃ ｅ ｄ ．Ｔ ｈ ｅ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｐ ｅ ｒ ｆ ｏ ｒ ｍａ ｎ ｃ ｅ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ Ｗ ｅ ｒ ｅ ｄ ｉ ｓ ｃ ｕ ｓ ｓ ｅ ｄ 。
超精密机床隔振地基模型建立与分析
张 明 ，赵 鹏 宁
（ 中国工程物理 研 究院机械 制 造工 艺研 究所 ，四川 绵 阳 ６ ２ １ ９ ０ ０ ）
摘 要 ：低频信号对超精密加工机床的影响较大 ，必须将其 隔除。介 绍一例精密机 床隔振地基 的模 型 ，并对该模 型的隔 振 性能进行 了一些探讨 。
・２ ９・
【 暑昌 ０ ＿ ｌ ×＿ ） ２ 测 试 结果 Ｉ 隔振地基 的水平 与垂 直方 向测试 数据见图 ３ 。
８ ６ ４ ２ Ｏ ２
８
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暑 ４
２
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∥Ｈｚ
ｌＨｚ ｆ
（ ａ ） 垂 直 方 向位移 幅 值 与频 率 的关系
２ ０
—
（ ｂ ） 水平 方 向位 移幅 值 与频 率 的关系
１ ６ １ ２ 鲁 ８ ４ ０ ４
Ｈｚ
， ， Ｈｚ
（ ｃ ） 垂 直方 向加速 度 幅值 与频 率 的关 系
Ｍ ｉ ａ ｎ ｙ ａ ｎ ｇ Ｓ ｉ ｃ ｈ ｕ ａ ｎ ６ ２ １ ９ ０ ０，Ｃ ｈ ｉ ｎ ａ ）
Ａｂ ｓ ｔ ｒ ａ ｃ ｔ ：Ｌ ｏ ｗ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｓ ｉ ｇ ｎ ａ ｌ ｈ ａ ｓ ｇ ｒ ｅ ａ ｔ ｉ ｎ ｌ ｆ ｕ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｎ ｕ ｌ ｔ ｒ ａ — ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍａ ｃ ｈ ｉ ｎ ｅ ｔ ｏ ｏ ｌ ｓ ，Ｓ Ｏ ｉ ｔ ｍｕ ｓ ｔ ｂ ｅ ｉ ｓ ｏ ｌ ａ ｔ ｅ ｄ ． Ａ ｐ ｒ ｅ ｃ ｉ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍａ －
一种平面二自由度微扰动柔性主动隔振装置与方法[发明专利]
![一种平面二自由度微扰动柔性主动隔振装置与方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5576b3b7804d2b160a4ec043.png)
专利名称：一种平面二自由度微扰动柔性主动隔振装置与方法专利类型：发明专利
发明人：张宪民,朱许先,余龙焕,邱志成
申请号：CN201910807896.7
申请日：20190829
公开号：CN110439958A
公开日：
20191112
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明公开了一种平面二自由度微扰动柔性主动隔振装置与方法，包括隔振机构本体部分、检测部分及控制部分；所述隔振机构本体部分包括气浮隔振平台，所述气浮隔振平台设置载物平台，所述载物平台与隔振机构连接，所述隔振机构包括X方向隔振机构及Y方向隔振机构，检测部分包括加速度传感器与激光测振仪；控制部分接收相应的信息得到控制信号，驱动APA线性放大器及直线电机伺服放大器，进一步驱动音圈电机及放大型压电促动器，本发明通过融合多传感器信息对两个方向的微振动进行精确检测，并采用对称式并联柔顺机构和APA组合对装置微振动进行抑制，可以实现对精密平台的精准主动隔振的目的。
申请人：华南理工大学
地址：510640广东省广州市天河区五山路381号
国籍：CN
代理机构：广州市华学知识产权代理有限公司
代理人：王东东
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不同中间质量形式的双层隔振系统对比研究
图 ２ 整 体 式 中 间 质 量 双 层 隔 振 系 统 简 化 模 型 Ｆｉｇ．２ Ｓｉｍｐｌｉｆｉｅｄ ｍｏｄｅｌｏｆｔｗｏｓｔａｇｅｍｏｕｎｔｉｎｇｓｙｓｔｅｍ
ｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｌｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｍａｓｓ
运用四端参数法求解整体式中间质量双层隔
振系统的传递率，隔 振 系 统 的 等 效 四 端 网 络 参 数
模型如图３所示。
图 ３ 整 体 式 隔 振 系 统 的 四 端 网 络 参 数 模 型 Ｆｉｇ．３ Ｆｏｕｒｐｏｌｅｐａｒａｍｅｔｅｒｍｏｄｅｌｏｆｔｗｏｓｔａｇｅｍｏｕｎｔｉｎｇ
ｓｙｓｔｅｍ ｗｉｔｈｉｎｔｅｇｒａｌｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅｍａｓｓ
作用在振源及传递至基础的力和速度之间的
关系可用四端参数方程描述为
［ ］ ［ ］ ［ ］ 犉１ １ ｉω犕 ＝ 犞１ ０ １
熿１ ｉω
燀犓１ ＋ｉ犆１ω
０燄 １ ｉω犕１ · １０ １
燅
［ ］ ［ ］ 熿 １ ｉω 燀犓２ ＋ｉ犆２ω
０燄 犉２
熿犖１１
＝
１ 犞２ 燀犖２１
燅
犖１２燄 犉２ 。（２） 犖２２燅 犞２
式中：犓１＝犽１ ＋犽２；犓２ ＝犽３ ＋犽４；犖１１，犖１２，犖２１，
犖１２
ｉω犕１（犓２ ＋ｉ犆２ω －ω２犕１） ＝ （犓１ ＋ｉ犆１ω）（犓２ ＋ｉ犆２ω）＋
ｉω（犓１ ＋ｉ犆１ω）
，
（犓１ ＋ｉ犆１ω）（犓２ ＋ｉ犆２ω）
犖２１
＝
ｉω（犓２ ＋ｉ犆２ω －ω２犕１） （犓１ ＋ｉ犆１ω）（犓２ ＋ｉ犆２ω）＋
ｉω（犓１ ＋ｉ犆１ω）
，
（犓１ ＋ｉ犆１ω）（犓２ ＋ｉ犆２ω）
该隔振系统的动力学特性可以用矩阵方程表
船舶柴油机主动隔振监控系统设计
船舶柴油机主动隔振监控系统设计陈智君;王元真;雷本鑫;高超【摘要】针对国产柴油机主动隔振系统技术不成熟、实际应用案例较少等问题,以某中速船某型柴油机为原型,运用C#语言开发了1套柴油机主动隔振监控系统软件.使用该软件可实现对柴油机的振动情况和隔振效果的实时监控,并在台架测试中取得较好的成果.此外本文还对主动隔振系统的自适应控制算法进行研究.【期刊名称】《舰船科学技术》【年(卷),期】2019(041)003【总页数】5页(P122-126)【关键词】主动隔振;以太网通信;UDP协议;FxLMS算法【作者】陈智君;王元真;雷本鑫;高超【作者单位】武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063;武汉理工大学能源与动力工程学院,湖北武汉 430063【正文语种】中文【中图分类】U664.1210 引言由于我国主动隔振系统的研究起步较晚，技术并不成熟，较多主动隔振控制算法仍在仿真实验阶段，很少有在实际应用中的案例[1]。
而对于实验阶段的主动隔振来说，为验证控制算法的控制效果，往往希望能够实时观察被控对象的振动情况，并通过对比参数调整前后被控对象的振动曲线，来判断控制算法在不同条件下控制效果的好坏。
因此，拥有1个配套上位机监控系统对于隔振实验来说很有必要。
本文作者以某型柴油机为对象，开发了1套主动隔振系统上位机监测软件，并对自适应主动隔振算法进行研究。
1 主动隔振系统总体框架主动隔振系统是指能够实现对被控对象的振动实时监测，并根据所监测的振动信息利用自适应算法得出实时的控制规律，最终控制作动器产生反振力从而抑制其振动的1套完整系统。
系统主要由上、下位机2部分组成。
下位机是系统硬件部分，主要功能是实时采集被控区域的振动信号，并根据所采集的振动信号进行次级通道辨识，再由自适应算法得出实时的控制规律，经由功率放大器输出给作动器，控制作动器产生相应频率的反振力。
隔振技术的应用与发展
隔振技术的应用与发展发布时间：2022-09-20T03:17:06.481Z 来源：《科学与技术》2022年5月第10期作者：包雪亮王玉铭王小奎[导读] 介绍了隔振技术的应用与发展，详细介绍了单层隔振、双层隔振、浮筏隔振、主（被）动隔振技术发展现状，并针对研究现状提出后续研究展望包雪亮王玉铭王小奎西安航天动力试验技术研究所摘要：介绍了隔振技术的应用与发展，详细介绍了单层隔振、双层隔振、浮筏隔振、主（被）动隔振技术发展现状，并针对研究现状提出后续研究展望。
关键词：单层隔振、双层隔振、浮筏隔振、主被动混合控制1绪论隔振装置是降低机械振动噪声很重要的技术之一，在船舶减振方面已有许多应用成功的案列[1]，目前已有大量文献对船舶隔振装置技术进行了研究。
隔振主要是在基座与设备之间增加弹性元件，隔离或者衰减设备与基座之间振动的相互传递[2]。
由于船舶在水上，船舶基座在不断的振动，船舶的振动会传递给安装在船舶基座上的设备，对设备产生冲击，设备的振动也会传递给船舶基座，造成船舶的水下噪声与振动。
在船舶应用中，隔振装置主要是隔离发动机、齿轮箱等振动源向基座的振动传递。
2 隔振技术发展现状船舶隔振装置技术发展至今已有70余年的历史，形成了经典的单层隔振装置、双层隔振装置、浮筏双层隔振装置，随着控制技术的提高，近年来发展了船舶的主动隔振装置、主被动混合隔振装置。
2.1单层隔振最早在机械底座下边垫上毛毡、软木、橡皮、海棉、玻璃纤维及泡沫塑料等材料，发现有较好的减振效果，这种简单的隔振方式成为了单层隔振的雏形，再到后来，人们将中间的毛毡等材料换成了形状规则的隔振器，形成了成熟的单层隔振装置，这种隔振方式结构简单、安全可靠、易于实现。
单层隔振装置在船舶业中普遍使用，将设备通过隔振器安装在船舶基座结构上，利用隔振器隔离部分振动能量，使得传递到基座上的力小于设备激振力[3]。
这种单层隔振技术简单有效，外扰频率与系统的固有频率之比大于1.414就可达到10~20dB 隔振量，有的甚至可以达到25dB[4]，然而对于低频的隔振效果却不理想，当机器转速很低时，隔振器刚度必须很小，从而导致系统稳定性较差[5]。
亚微米超精密车床振动的神经网络控制
亚微米超精密车床振动的神经网络控制盖玉先 董 申(哈尔滨工业大学精密工程研究所 哈尔滨150001)摘 要 提出了以空气弹簧作为被动隔振元件、神经网络控制的电磁作动器作为主动隔振元件的隔振系统,分析了以相对位移、速度及加速度和绝对位移、速度及加速度等作为反馈变量条件下的系统振动传递率,证明了主、被动隔振相结合的隔振系统用于超精密机床的有效性。
关键词 超精密车床,隔振,传递率,神经网络0 引言超精密加工技术于60年代初在美国首先兴起,当时因开发激光核聚变实验装置和红外线实验装置需要大型金属反射镜,因而急需开发反射镜的超精密加工技术,这是一项以国家和军方为主导研究的以单点金刚石车刀切削铝合金和无氧铜加工技术为起点的军需技术。
我国超精密加工技术的研究虽然起步较晚,但经过科研人员十几年的艰苦努力,已取得了令人瞩目的成果。
超精密机床是实现超精密加工的关键,而环境振动又是影响超精密不加工精度的重要环境因素。
为了充分隔离基础振动对超精密机床的影响,目前国内外均采用空气弹簧作为隔振元件进行振动隔离,并取得了良好的效果,该类隔振系统的固有频率一般在2Hz 左右。
哈尔滨工业大学精密工程研究所研制的HCMI 亚微米超精密车床的结构如图1(a)所示,该车床采用了被动隔振与主动隔振相结合的混合控制技术,其中被动隔振元件为空气弹簧,主动隔振元件为神经网络控制器控制的电磁作动器。
超精密车床隔振系统可简化如图1(b)所示的单自由度振动系统,图中m 为机床的质量,c 为空气弹簧的粘性阻尼系数,k 0为空气弹簧的刚度系数,G 为主动隔振系统作动器,x 、x 0分别为机床和基础的振动位移。
空气弹簧具有一般弹性支承的低通虑波特性,所以其主要作用是隔离较高频率的基础振动,并支承机床系统,上仍性能可靠、易于实现和成本低的特点;主动隔振系统具有高通滤波特性[1],其主要作用则是有效地隔离较低频率的基础振动。
主被动相结合可有效地隔离整个频率范围内的振动。
第9章超精密加工环境技术.
正压控制：为防止外部空气进入，室内须保持一定
的压力，使室内送入风量大于排出风量。
洁净室温度和湿度控制
加工过程产生的热和操作人员人体散发的热是影响恒 温环境的主要内部因素。 洁净室外的温度与室内温度不一致而产生的热传递是 影响恒温环境的外部因素。 洁净室的恒温和恒湿控制要随时进行。解决方法：空 气调节系统(包括：加热设备、冷却设备、加湿设备、减 湿设备等)。
静电 环境
静电量、电磁波 、放射线
精密与超精密加工环境
恒温——要求：20 ±0.01℃，实现方法：大、小恒温间
+局部恒温（恒温罩，恒温油喷淋）。
恒 湿 —— 要 求 ： 相 对 湿 度 35% ～ 45% ， 波 动 ±10% ～
±1% ，实现方法：采用空气调节系统 。
净化 —— 要求尘埃含量，实现方法：采用空气过滤器， 送入洁净空气。 隔振 —— 要求：消除内部、隔绝外部振动干扰，实现方 法：隔振地基，隔振垫层，空气弹簧隔振器 。
分层次的局部环境
一般环境——精密环境——超精密环境
一般 环境
精密 环境
超精密 环境
第二节 振动环境
振动干扰的影响
振动影响加工精度和加工表面质量。 超精密加工精度不仅与振动振幅有关，还与振动频率
有关。
因此，必须先分析振源及其可能的传播途径，采取预
防与隔离措施，以消除振动的影响，保证加工精度。
噪声控制
隔声
把噪声源单独放置于隔声间或隔声罩内。
实际隔声结构有：隔声墙壁、门、窗、顶棚等
噪声控制
吸声
利用吸声材料控制噪声的大小
常用吸声材料有：超细玻璃棉、聚氨脂、泡沫塑料
、微孔吸声砖、木丝板等
精密机床的隔振基础
精密机床的隔振基础李海珍【摘要】机床基础底部铺有五层不同材料的防振层的方法来提高机床基础的防振性,能很好的消振和隔离外界振源的影响.该设计主要采用了在机床四周开挖防振沟,通过对设计要素的分析和试验,证明该设计可广泛应用于轧辊磨床的机床基础的设计,提高轧辊磨床的磨削精度.【期刊名称】《机械研究与应用》【年(卷),期】2011(000)004【总页数】2页(P77-78)【关键词】精密机床基础;精度;隔振沟;防振层【作者】李海珍【作者单位】天水星火机床有限责任公司,甘肃天水741024【正文语种】中文【中图分类】TG661 技术背景精密机床的加工精度远高于普通机床的精度要求，为保证加工精度，除机床本身的结构设计合理以外，必须严格控制环境对机床的影响，如振动、温度变化、湿度的变化。
欧洲机床性能精度高于国内水平，处于国际领先水平，关键是认识到环境对机床精度影响的重要性，并相当重视控制环境对机床的影响。
笔者安装1台从法国引进高精密数控车床，进行精度检验时，机床精度始终达不到要求。
后请来法国工程师发现机床所处的环境因素没有达到要求。
虽将该机床安装在恒温室内，但是恒温室温度和湿度的变化还是超出了机床要求的变化范围。
根据法国工程师的要求，对机床所处环境重新改造，采用了在恒温室内在建恒温室的办法，使温度控制在0.5℃变化范围内，安装温度和湿度表进行监测，并对周边的振源从地基上做了较好的防振处理。
机床再次检验时精度合格，达到了车削精度0.2μm的高精度要求。
2 精密机床的隔振基础的设计轧辊磨床磨削精度高，属于精密机床[1]，虽然对环境要求不如以上高精密机床那么严格，但是对地基和温度的要求也很高。
基于上述经验，对精密机床轧辊磨床的机床基础进行了改进设计，提出了对温度变化的要求，并对地基结构做了主动隔振设计[1]。
2.1 安装环境要求温度变化也是影响轧辊磨床的磨削精度的重要因素之一，对轧辊磨床温度变化要求每小时温度变化小于1℃，每小时湿度变化小于10%，所以轧辊磨床的工作环境应在干燥的室内，无热源及阳光直射的地方。
超精密加工机床的关键部件技术
超精密加工机床的关键部件技术
盖玉先;董申
【期刊名称】《制造技术与机床》
【年(卷),期】2000(020)001
【摘要】论述了亚微米级超精密加工机床的主轴、直线导轨、，进给与微量进给，隔振与恒温等关键元部件的设计原理、实施方案，及其在ＨＣＭ－１超精密加工机床中的应用。
【总页数】4页(P7-10)
【作者】盖玉先;董申
【作者单位】哈尔滨工业大学;哈尔滨工业大学
【正文语种】中文
【中图分类】TG502.3
【相关文献】
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4.“中国制造2025”背景下我国超精密加工机床技术的发展——访哈尔滨工业大学精密工程研究所所长孙涛
5.超精密静压支承部件及其在超
精密加工机床的应用
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位移小 、力较大
金属相变
响应慢 ,
柔性智能结构
位移 、力较大
磁致效应
响应快 ,
柔性智能珩架
位移 、力大
流体相变
响应快 , 力较大
主动阻尼
液压传动 响应中等 , 大型土木结构 位移 、力很大
气压传动 响应中等 ,
车辆减振
位移大 、力较大
电气传动
响应快 ,
位移 、力较大
通用型
图 3 磁致伸缩作动器结构简图 1 —压紧螺母 ;2 —压紧弹簧 ;3 —外套 ;4 —线圈 ; 5 —永久磁铁 ;6 —Terfenol-D 棒 ;7 —高渗透性铁 ;8 —基座
本文以哈尔滨工业大学自行研制的 HCM- I 型超 精密车床为背景 ,研究了超精密机床的主动隔振 。
1 力学模型的建立
响合起来看成是外扰力 p 对机床的影响 。建立机床 的隔振系统力学模型如图 2 所示 。m 为机床质量 , k 为 空气弹簧刚度 , c 为空气弹簧阻尼 , f 为作动器作动 力。
图 2 机床隔振系统力学模型
质量 m 的运动方程为 :
m¨x1 + k ( x1 - x0) + c ( x1 - x0) = p + f
(1)
的影响也可忽略掉 。
2 作动器的选择
为了简化分析 ,可以把电机与主轴质量偏心的影
Ξ 收稿日期 :1999 - 11 - 01 修改稿收到日期 :1999 - 11 - 30 第一作者 王加春 男 ,博士研究生 ,讲师 ,1968 年 1 月生 。
APPROXIMATE ANALYTICAL SOL UTION OF WAVEFORM DISTORTION OF UL TRA-LOW FREQUENCY STANDARD VIBRATOR
Wei Yanding
( Inst . of Prod. Eng. ,The State Key Lab. of FPTC of Zhejiang Uni ,Hangzhou 310027)
由于被动控制装置结构简单 ,易于实现 ,因而一 般机床的振动隔离多采用之 。但是对于超精密机床 , 被动控制显得有些力不从心 。一者被动控制很难隔 离低频振动 ;二者阻尼降低隔振效率 ,但又对降低共 振振幅起极大作用 ,被动控制无法解决此矛盾[2] 。因 此研究超精密机床的主动隔振就显得极为必要 。
轴承主轴 8 在 z 向溜板 9 上 ,刀架 7 在 x 向溜板 6 上 。
机床受到的外在振动干扰主要来自地基 ;受到的
内在振动干扰主要有 :1) 电机引起的振动 ;2) 主轴质
量偏心引起的主轴振动 ,3) 主轴圆度和轴承孔圆度误
差引起的振动 ;4) 横纵溜板运动引起的振动 ;5) 切削
力变化引起的振动等 。作者在主轴的振动测试实验 中 ,发现主轴的振动主要由电机和主轴的质量偏心引 起 ,因此可忽略第 3) 项的影响 ;又由于加工时横纵溜 板的运动速度极低 ,切削力变化很小 ,因此第 4) 、5) 项
版社 ,1997 3 朱金才. 磁致伸缩材料作动器及其在振动主动控制中的应
用研究 : [ 学位论文 ] . 南京 :南京航空航天大学 ,1997
Vol . 19 No. 3 2000 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Ⅴ
振系统的力学模型 。通过几种作动器的性能对比选择了磁致伸缩作动器为执行器 。通过反馈控制分析和实验 ,表明 :采 用主动隔振可以明显提高机床减振性能 ,尤其对低频隔振效果较好 。
关键词 :超精密机床 ,振动 ,主动隔振 ,磁致伸缩作动器 中图分类号 : TH113. 1
0 引 言
在超精密加工中 ,要达到的加工精度在微米 、亚 微米级以上 ,因此对加工环境的要求极为严格 ,其中 对于振动的要求便是非常重要的一项 。对于超精密 机床的设计与制造 ,必须高度重视振动的影响 ,将外 在与内在的各种干扰尽可能消除或隔离掉 ,使机床振 动幅度极低 ,否则很难得到高质量的加工表面[1] 。
第 19 卷第 3 期
振 动 与 冲 击 JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK
Vol . 19 No. 3 2000
超精密机床的主动隔振系统研究 Ξ
王加春 董 申 李 旦
(哈尔滨工业大学精密工程研究所 ,哈尔滨 150001)
摘 要 本文以 HCM- I 型亚微米超精密车床为研究背景 ,在分析了机床结构与振动的基础上 ,建立了机床主动隔
1010N/ m2 ,具有较好的抗冲击性 , 能提供较大的控制
力 ,并且在低压电流产生的磁场中具有很好的线性度
和对电场变化的响应能力 。磁致伸缩材料作动器的
主要应用在高精度微幅隔振和自适应结构中 。
表 1 作动器一览表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
类型名称 压电陶瓷
( PZT) 压电薄膜
Abstract Waveform distortion is a primary factor affecting the measure precision of steady sine standard vibration cali2 bration system. In the paper ,based on the analysis of conventional low frequency standard vibrator ,kinetic equation of ultra-low frequency standard vibrator is studied ,and the approximate expression and formula for waveform distortion are given Analyzing this formula ,the factors affecting waveform distortion such as damping ,vibration amplitude ,frequency ,nonlinear coefficient of suspension spring are detailedly discussed ,The conclusions are help ful to develop ultra-low frequency standard vibrator in fu2 ture . Key words :ultra-low frequency standard vibrator ,waveform distortion ,nonlinear equation
然而由图 8 (a) 、( b) 看 ,对于低频的减振效果较 好 ,但对于大于 40Hz 频率的减振效果并不理想 。这 可能与作动器的时滞有关 。
5 结 论
参 考 文 献
1 丁文镜. 减振理论. 北京 :清华大学出版社. 1988 2 顾仲权 ,马扣根 ,陈卫东. 振动主动控制. 北京 :国防工业出
本文研究了 HCM- I 型亚微米级超精密机床的振 动 ,建立了机床主动隔振系统力学模型 。经过分析 、 比较选择出磁致伸缩作动器 。通过反馈控制分析与 实验表明 : 采用主动隔振可以明显提高机床减振性 能 ,尤其对低频隔振效果较好 。
图 8 传递率曲线 (a) 控制前 ; (b) 控制后
图 7 机床台面时域响应曲线 (a) 控制前 ; (b) 控制后
(3)
从上式可以看出 ,经过反馈控制后 ,系统的质量 、
Hale Waihona Puke 阻尼和刚度以及作用力项都发生了变化 。如果能够
适当地选择反馈增益 ,合理地设计控制器 ,就能获得 良好的隔振性能 。
5 6 振 动 与 冲 击 2000 年第 19 卷
Abstract In the paper ,the measurement of sound intensity and sound pressure is carried out to analyse the location ,in2 tensity and frequency components of the noises given out by generators. The distribution and propagation path of main noises are determied. By means of effective noise control measures ,the harmful effects of noises to residents near around the power plant are reduced to the level allowed by national criterion. Key words :sound intensity ,generator ,noise reduction
加速度的线性组合 ,即 : f = - ( h1 ¨x1 + d1 x1 + l1 x1 + h0 ¨x0 + d0 x0 + l0 x0)
(2)
则质量 m 的运动方程为 :
( m + h1) ¨x1 + ( c + d1) x1 + ( k + l1) x1 =
p - h0 ¨x0 + ( c - d0) x0 + ( k - l0) x0
第 3 期 王加春等 :超精密机床的主动隔振系统研究 5 5
作动器又称执行器 ,是实施主动振动控制的关键
部件 ,是主动控制系统的重要环节 。其作用是按照确
定的控制规律对受控对象施加控制力 。
表 1 是目前应用于主动振动控制领域的作动器
NOISE ISOLATION AND RED UCTION WITH BARRIER OF THE 300MW COMBUSTION ENGINE- STEAM ENGINE CIRCULATIVE UNIT IN ZHEN- HAI POWER PLANT