【摘要】：各種車輛、艦船和飛行器等載體上安裝的精密儀器設(shè)備在運(yùn)行過程中始終受到振動載荷的干擾,這會影響儀器設(shè)備的工作性能,甚至造成失效而發(fā)生嚴(yán)重事故。實(shí)踐證明,由振動載荷引起的共振是造成運(yùn)動載體上儀器設(shè)備失效的主要原因。因此,本文以精密儀器設(shè)備的多軸隔振問題作為研究重點(diǎn),提出合適的磁流變阻尼器,設(shè)計(jì)合理的隔振平臺結(jié)構(gòu),采用適當(dāng)?shù)陌胫鲃涌刂撇呗?實(shí)現(xiàn)負(fù)載質(zhì)量的六軸隔振,減少振動載荷對儀器設(shè)備正常工作的影響。針對現(xiàn)有磁流變阻尼器結(jié)構(gòu)尺寸和重量都較大的缺點(diǎn),提出了一種新型結(jié)構(gòu)的磁流變阻尼器。此新型阻尼器結(jié)構(gòu)簡單,尺寸緊湊,同時(shí)有較大的行程。阻尼器零件材料的靈活選擇,有利于降低阻尼器的重量。在完成新型阻尼器分析的基礎(chǔ)上,研制出的首個(gè)新型阻尼器原型完全達(dá)到了結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的設(shè)計(jì)要求。實(shí)驗(yàn)測試結(jié)果表明,新型阻尼器工作平穩(wěn),具有典型的磁流變阻尼器特性,而且與現(xiàn)有磁流變阻尼器相比,具有更大的動態(tài)范圍。由于新型磁流變阻尼器節(jié)流通道內(nèi)的流場具有獨(dú)特的速度邊界條件,本文以磁流變液的Herschel-Bulkley本構(gòu)模型為基礎(chǔ),從流體基本方程出發(fā),推導(dǎo)了環(huán)形節(jié)流通道內(nèi)的磁流變液流場方程,最終得到了阻尼器結(jié)構(gòu)參數(shù)與阻尼力關(guān)系的方程組�；诤侠砑僭O(shè),研究了平板節(jié)流通道內(nèi),使用磁流變液Bingham本構(gòu)模型的流場方程和阻尼力計(jì)算方程組。經(jīng)無量綱化,得到了阻尼力的簡化計(jì)算公式,并且公式計(jì)算結(jié)果與測試結(jié)果基本符合。針對新型阻尼器動態(tài)測試過程中存在的去程和回程阻尼力顯著不同的特點(diǎn),提出了一種改進(jìn)的非對稱雙曲正切模型,該模型能夠精確描述新型阻尼器的阻尼力-位移和阻尼力-速度曲線。為了滿足六軸隔振平臺在六個(gè)方向上同時(shí)隔振,并且隔振特性基本相同的要求,提出了使用新型磁流變阻尼器作為半主動控制元件,以立方結(jié)構(gòu)Stewart平臺為基礎(chǔ)的六軸隔振平臺。建立了包含新型磁流變阻尼器的平臺多體動力學(xué)模型,研究了平臺在固定電流下六個(gè)方向的被動隔振特性。仿真結(jié)果表明,此六軸半主動隔振平臺在兩水平軸的平移和轉(zhuǎn)動等四個(gè)方向上具有相似的隔振特性,類似兩自由度被動隔振系統(tǒng);在垂直軸的平移和轉(zhuǎn)動等兩個(gè)方向上的隔振特性則類似于單自由度被動隔振系統(tǒng)。增大磁流變阻尼器的電流,可以更好抑制平臺在共振區(qū)的幅值放大,但是會造成高頻區(qū)的隔振效果下降。在對采用磁流變阻尼器的半主動隔振系統(tǒng)特性分析基礎(chǔ)上,提出了三種半主動控制策略:等效天棚阻尼控制,等效天棚阻尼模糊控制和加速度反饋模糊控制等,并使用簡單隔振系統(tǒng)對控制策略的正確性和有效性進(jìn)行了驗(yàn)證。六軸隔振平臺半主動控制的仿真結(jié)果表明,使用新型磁流變阻尼器作為半主動控制元件,采用三種半主動控制策略,可以顯著降低傳遞率曲線在共振區(qū)的放大,而且在高頻區(qū)的隔振效果同樣良好,接近零電流時(shí)的傳遞率曲線。以改進(jìn)后新型磁流變阻尼器為核心,完成了六軸半主動隔振平臺的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研制。設(shè)計(jì)制作了用于阻尼器功率驅(qū)動的六路電源�；诳焖倏刂圃图夹g(shù),建立了平臺半主動實(shí)時(shí)控制系統(tǒng),配合垂直和水平方向平臺激勵(lì)與測試系統(tǒng),完成了隔振性能的測試。沿平臺垂直軸和兩水平軸平移方向的隔振性能測試結(jié)果表明,此半主動隔振平臺能夠有效抑制共振放大,而且在高頻區(qū)也有明顯的隔振效果。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TB535.1

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本文編號：2411479