惯性式主动吸振系统设计及其特性研究

论文摘要

本文基于惯性原理设计了一套主动吸振系统,并进行了振动主动控制理论和实验研究,理论和实验工作主要包括下述内容：本文设计了两种惯性式主动吸振执行器,并分别在实验台架上进行了动态特性测试。此电动式惯性吸振器与被动式吸振器相比,具有吸振频率范围宽,能自动调节振动状态的优点；与半主动吸振器相比,具有有效频带宽,减振水平高的优点；与现有的全主动吸振器相比,具有结构简单,工作稳定可靠,且可以方便地水平应用的优点。同时考虑到整个主动吸振系统对控制器的功能要求,本文改进设计了基于VC33DSP的主动控制器,包括控制器的硬件PCB设计制作,硬件电路调试,以及在此硬件平台上的算法调试。控制系统中特别增加了基于FPGA的四路转速信号采集处理功能,并设计了相应的基于VHDL语言的控制逻辑。调试表明该控制系统可行有效,但也存在硬件系统发热的问题。在完成上述吸振器和控制器的基础上,本文构建了完整的振动主动控制系统,同时在实验台架上进行了振动主动控制模拟实验研究,其中振动最大衰减量达到20dB。实验结果表明所设计的主动吸振器、主动控制器以及控制算法有效,为立式海水泵的振动控制打下了良好的硬件和软件基础。针对海水泵台架,本文完成系统部分组件的设计,改进了立式海水泵主动吸振实验平台。同时设计了控制算法,并采用本文所研制的电动式惯性吸振器和主动控制器,在实验室环境下进行了立式海水泵主动吸振实验研究工作。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 主动吸振技术
• 1.2.1 振动控制的基本方法
• 1.2.2 主动吸振技术的优点
• 1.3 吸振技术的研究与发展
• 1.3.1 吸振器的发展现状
• 1.3.2 控制器的发展现状
• 1.4 本文的研究目的和意义
• 1.5 本文研究的主要内容
• 第2章 惯性式主动吸振系统的建立及其特性分析
• 2.1 引言
• 2.2 电动式惯性吸振器的工作原理
• 2.3 电动式惯性吸振器的建立
• 2.3.1 激振器固定架的设计
• 2.3.2 吸振系统机械弹簧的设计
• 2.3.3 导向机构的结构设计
• 2.4 惯性式主动吸振系统的特性实验
• 2.4.1 实验方案
• 2.4.2 实验结果及分析
• 2.5 电磁式惯性吸振器的结构原理
• 2.6 电磁式惯性吸振器的结构设计
• 2.6.1 定子和直流线组的结构设计
• 2.6.2 动子和交流线组的结构设计
• 2.6.3 测力底盘的结构设计
• 2.6.4 电磁式惯性吸振器的弹簧设计
• 2.7 电磁式惯性吸振器的力传递特性分析
• 2.8 电磁式惯性吸振器的特性测试
• 2.8.1 实验方案
• 2.8.2 实验结果及分析
• 2.9 本章小结
• 第3章 控制系统的硬件改进设计
• 3.1 控制器的总体改进设计方案
• 3.2 DSP芯片选型
• 3.3 TMS320VC33的同步串行通信口
• 3.4 控制器各部分原理和功能
• 3.4.1 模拟信号采集电路设计
• 3.4.2 I/O信号输入
• 3.4.3 数模转换电路
• 3.4.4 模拟信号输出缓冲电路
• 3.4.5 FLASH与TMS320VC33的接口设计
• 3.5 电源方案
• 3.6 本章小结
• 第4章 控制系统软件设计
• 4.1 FPGA逻辑控制下的数据采集处理
• 4.2 FPGA内部逻辑控制程序设计
• 4.3 DSP控制系统软件总体框架设计
• 4.4 串行口的初始化和数据的收发
• 4.5 检测未知周期信号频率的方法
• 4.6 控制器脱机运行的实现
• 4.6.1 Boot Loader模式
• 4.6.2 引导表的建立
• 4.6.3 FLASH程序烧写
• 4.7 本章小结
• 第5章 基于惯性式主动吸振系统的实验研究
• 5.1 自适应x-LMS算法
• 5.2 基于主动式惯性吸振器的主动吸振实验研究
• 5.2.1 实验系统布置
• 5.2.2 自适应控制实验过程
• 5.2.3 实验结果分析
• 5.3 基于电磁式惯性吸振器的主动吸振实验研究
• 5.3.1 实验系统布置
• 5.3.2 实验结果分析
• 5.4 本章小结
• 第6章 立式海水泵主动吸振实验研究
• 6.1 立式海水泵的实验台架的结构
• 6.2 电动式惯性吸振器的安装
• 6.3 振动主动控制实验
• 6.3.1 实验装置
• 6.3.2 实验原理
• 6.3.3 实验结果与分析
• 6.4 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