电磁式半主动吸振器研究

论文摘要

半主动吸振器是当前振动控制领域研究的一个热点。半主动吸振器可通过改变参数来改变自身固有频率,对外激励力频率进行跟踪,实现一定频段的工作。本文研究的电磁式半主动吸振器的特点是无接触、在一定范围内刚度可实时线性调节。通过改变电磁铁的电流来改变电磁式半主动吸振器的刚度,进而改变吸振器的固有频率,从而能够有效抑制具有频率连续变化特点的原系统振动。以电磁学理论为基础,利用数值计算的方法计算气隙周围的磁场分布、电磁铁与永磁铁之间的可变电磁刚度、以及电磁铁铁芯与永磁铁之间恒定电磁刚度,利用MATLAB仿真,研究吸振系统的固有特性。针对永磁体的不同轴向截面形状,如圆形、矩形和正方形,研究其对电磁刚度的影响。研究不同气隙间距对电磁刚度影响。利用阻抗导纳综合法对系统建立模型,通过不同吸振器阻尼下频响函数的分析进一步了解吸振系统的减振特性。在仿真的基础上,设计实验台架并加工,对该电磁式半主动吸振器的抑振性能进行实验测试,将实验结果与仿真结果相互校验。研究结果表明：在一定范围内,该吸振器的固有频率可随励磁电流连续变化线性调节,能够有效抑制由频率连续变化的简谐力激励的原系统的振动,例如,在7 Hz时,振幅降低了11 dB。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究背景及意义
• 1.2 频率可调谐式吸振器研究现状及其发展
• 1.2.1 惯性可调式动力吸振器
• 1.2.2 刚度可调式动力吸振器
• 1.3 本文所做的主要工作
• 第2章 电磁式半主动吸振器的基本原理
• 2.1 电磁式半主动吸振器的电磁原理模型
• 2.2 电磁铁和永磁铁间的可变电磁刚度计算
• 2.2.1 电磁铁磁通密度计算
• 2.2.2 电磁铁与永磁铁间的相互作用力计算
• 2.3 电磁铁铁芯和永磁铁间的恒定电磁刚度
• 2.3.1 永磁铁磁化强度
• 2.3.2 永磁铁磁通密度计算
• 2.3.3 电磁铁铁芯与永磁铁间的相互作用力
• 2.4 本章小结
• 第3章 电磁式半主动吸振器特性仿真研究
• 3.1 电磁式半主动吸振器的数学模型
• 3.1.1 系统参数简化
• 3.1.2 吸振系统的振动微分方程
• 3.2 电磁式半主动吸振器刚度特性仿真
• 3.2.1 可变电磁刚度仿真
• 3.2.2 恒定电磁刚度仿真
• 3.2.3 永磁铁截面形状对刚度特性影响
• 3.2.4 气隙距离对刚度特性影响
• 3.3 电磁式半主动吸振器阻尼特性仿真
• 3.3.1 吸振系统阻抗模型建立及参数说明
• 3.3.2 吸振系统阻尼特性仿真
• 3.4 本章小结
• 第4章 电磁式半主动吸振器特性实验研究
• 4.1 磁通密度测试
• 4.1.1 电磁铁磁通密度测试
• 4.1.2 永磁铁磁通密度测试
• 4.2 原系统固有特性测试
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验结果及分析
• 4.3 吸振系统固有特性测试
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 实验结果及分析
• 4.4 吸振系统吸振特性测试
• 4.4.1 实验方案
• 4.4.2 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢