基于主动控制的金属橡胶浮筏隔振性能研究

作     者：朱弘略 

作者单位：东北石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：付海龙;吕海宏

授予年度：2022年

学科分类：083002[工学-环境工程] 0830[工学-环境科学与工程（可授工学、理学、农学学位）] 08[工学] 

主      题：主动控制 金属橡胶 模糊PID控制 浮筏系统 耦合振动 

摘      要：在工业生产中,浮筏隔振是解决耦合振动的有效手段之一。但是受到结构尺寸和隔振材料刚度阻尼特性的限制,传统的隔振方式在低频段隔振效果不佳,且无法有效抑制系统的共振现象,无法满足振动控制的要求。在被动隔振系统中施加主动控制则可以在维持高频段隔振效果的同时,对低频段和系统共振区产生良好的隔振效果。本文基于浮筏隔振理论,以隔振性能优异的金属橡胶材料为对象,通过分析被动隔振与包含主动控制的隔振系统传递特性,建立金属橡胶浮筏系统动力学模型,研究了金属橡胶浮筏系统动力学特性,并针对隔振材料金属橡胶进行性能实验,通过对非线性迟滞恢复力模型优化和参数识别,获得了浮筏系统金属橡胶的刚度和阻尼特性。同时,基于主动控制理论,建立了由音圈电机与金属橡胶组合的浮筏隔振系统主动控制系统。针对耦合振动激励特性,结合PID控制和模糊控制理论,提出模糊PID控制算法,通过研究浮筏系统关键参数对力传递率的影响,确定模型参数并搭建了浮筏系统仿真模型。利用Matlab/Simulink建立控制器,进行了不同工况下的振动仿真模拟,验证在模糊PID主动控制下,金属橡胶浮筏隔振系统能够在低频段和共振区对耦合振动实施有效隔振。本文在理论研究的基础上搭建金属橡胶浮筏隔振试验台,设计了DSP控制器,分别进行了低频、中频、高频和耦合振动的浮筏隔振实验,验证了模糊PID主动控制的金属橡胶浮筏系统的隔振性能,实验数据显示系统力衰减率相对被动隔振有显著提高,验证了低频和共振区良好的隔振效果。研究提出了基于模糊PID主动控制策略的金属橡胶浮筏隔振方法,丰富了金属橡胶耦合振动理论模型,为解决耦合振动条件下低频段和共振区隔振问题提供了理论支撑。