【摘 要】
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对各类飞行器和航天器而言,在降落和遇到强风等外部激励时易使结构产生大幅振动,从而对它们的结构进行振动控制就显得迫在眉睫。为了减轻或者控制这种由外界激励所导致的结构振动响应,设计出较大的能够具有较大控制力以及阻尼力,信号很宽的频率响应范围等隔振器、阻尼器、或者调谐质量阻尼器变得十分重要。21世纪初期的电磁换能器和电磁分流阻尼技术,给飞行器和各类航天器的振动控制带来了新的设计思想。本文所讨论的电磁分流
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对各类飞行器和航天器而言,在降落和遇到强风等外部激励时易使结构产生大幅振动,从而对它们的结构进行振动控制就显得迫在眉睫。为了减轻或者控制这种由外界激励所导致的结构振动响应,设计出较大的能够具有较大控制力以及阻尼力,信号很宽的频率响应范围等隔振器、阻尼器、或者调谐质量阻尼器变得十分重要。21世纪初期的电磁换能器和电磁分流阻尼技术,给飞行器和各类航天器的振动控制带来了新的设计思想。本文所讨论的电磁分流阻尼技术是本文机电模型建模、优化、数值计算仿真分析的研究对象。首先,电磁分流阻尼用于单自由度结构的振动控制,这部分的内容包括:(1)针对LCR分流的电磁分流阻尼控制单自由度系统的振动,利用定点理论推导出了在主系统无阻尼时,且在给定线圈电感的前提下,分流电路的最优设计参数。(2)考虑主系统阻尼系数时,提出利用遗传算法,来搜寻最优设计参数,并通过数值计算仿真,表明了遗传算法的优越性和可靠性。(3)针对定点理论和H2优化结论的限制条件,即机电耦合系数不能超过2,提出了极点配置方法来解决,然后再通过数值计算的对比,表明了极点配置法能使得主系统位移响应的动态分量衰减最快。本文第四章针对电磁分流阻尼用于结构振动控制时,需要与基础固定的缺点,提出了阻尼可调式的电磁调谐质量阻尼器,并利用H2优化分两种情况优化了最优设计参数。这部分的内容包括:(1)建立了L-R分流的可调式的电磁调谐质量阻尼器的机电耦合模型,并推导出了无量纲形式的主系统位移放大因子的表达式。(2)给定质量比,机电耦合系数,利用H2优化法,只针对调谐比、阻尼比等参数优化,得到了最优调谐比、最优阻尼比的解析表达式,并分析了参数的灵敏性。(3)仅给定质量比,利用H2优化法,推导出了调谐比、阻尼比、机电耦合系数等全部最优设计参数的解析表达式。本文将电磁分流阻尼技术用于对悬臂梁等连续体结构的振动控制安排在最后一章。这部分内容包括:(1)介绍了L-R分流的电磁分流阻尼用于悬臂梁的振动控制。提出将负电阻接入分流电路,消去线圈的直流电阻,提高控制力的大小,通过数值计算表明,L-R分流的电磁分流阻尼接入负电阻后,振动控制的效果能显著提高,并具有一定的多模态振动控制效果。(2)对于LCR串联的电磁分流阻尼用于悬臂梁的振动控制,控制悬臂梁第i阶的模态振动时,分流电路按照极点配置法得到的最优设计参数来设计,在分流电路中接入负电阻,数值计算同样表明,电磁分流阻尼能控制悬臂梁不同阶的模态振动,且加入负电阻后,可以使得控制效果显著提高,并具有一定的多模态振动控制效果。
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