基于音圈电机和金属橡胶主被动一体式隔振系统研究.pdf

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1、硕士学位论文基于音圈电机和金属橡胶主被动一体式隔振系统研究RESEARCHONACTIVEPASSIVEINTEGRATEDVIBRATIONISOLATIONSYSTEMBASEDONVOICECOILMOTORANDMETALRUBBER吴昊哈尔滨工业大学2018年6月ClassifiedIndex：TH113.1U.D.C：534DissertationfortheDoctoralDegreeinEngineeringRESEARCHONACTIVEPASSIVEINTEGRATEDVIBRATIONISOLATIONSYSTEMBASEDONV

2、OICECOILMOTORANDMETALRUBBERCandidate：WuHaoSupervisor：Asso.Prof.BaiHuaAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechanicalEngineeringAffiliation：SchoolofMechatronicsEngineeringDateofDefence：June,2018Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工程硕士

3、学位论文摘要航天器在工作时，会受到各种振动载荷的干扰，振动干扰对敏感元件影响更大，可能会造成器件失效，为了给航天器件提供一个相对静态的环境，需要对其进行隔振控制。本文主要针对航天器上控制姿态变换的控制力矩陀螺作为研究对象，设计合适的隔振平台，采用主被动一体式隔振控制方式，降低负载载荷对器件正常工作时的影响。本文在Stewart平台基础上，设计了立方结构六轴隔振平台，作动器主动部采用音圈电机，对隔振材料进行实验测试，利用B&K软件分析出金属橡胶压缩率和阻尼、刚度、固有频率等参数之间的关系，根据技术要求选取合适压缩率的金属橡胶和模具弹簧，支腿间采用柔性铰接

4、方式来降低冲击碰撞。主被动一体式隔振控制方式，对高频段和中低频段都有较好的隔振效果，主动控制系统采用分散式模糊PID控制，PID控制在工程应用上具有广泛的使用，加上模糊控制后可以及时的调整控制参数来达到更好的隔振效果。为了降低其他频率段对主动控制的干扰，在主动控制系统中加入基于标准LMS算法的自适应陷波器，通过仿真分析得出可以有效的滤除干扰波信号，在标准LMS算法基础上提出了对算法的改进，采用考虑次级通道的归一化算法，即x-NLMS算法，通过改变迭代系数值来加快算法的收敛速度，使自适应陷波器更加适应多变的环境。对单自由度支腿建立模型，通过对单自由度支腿

5、仿真分析得到在主被动一体式隔振下传递到基础部的力衰减率可达到98.87%；利用激振器分别实验测试单自由度和六轴平台的隔振效果，使用XPC系统进行主动算法控制，对隔振平台分别激励低频20Hz、中频100Hz、高频200Hz信号波，实验数据表明，在主被动控制下均能达到很好的隔振效果。在隔振平台上安装上控制力矩陀螺，采用分散式控制对平台整体进行实验测试分析，通过实验数据分析表明在主被动一体式隔振控制下传递到下平台力的衰减率相对被动隔振提高了23.9%，满足了设计要求。关键词：主被动一体式控制；六轴隔振平台系统；模糊PID控制；LMS算法；控制力矩陀螺-I-哈

6、尔滨工业大学工程硕士学位论文AbstractWhenthespacecraftisworking,itwillbedisturbedbyvariousvibrationloads.Thevibrationinterferencehasmoreinfluenceonthesensitiveelement,whichmaycausethefailureofthedevice.Inordertoprovidearelativelystaticenvironmentforthespacedevice,itisnecessarytocontrolitsvibra

7、tionisolation.Inthispaper,asuitablevibrationisolationplatformisdesignedtoreducetheinfluenceofloadloadonthenormaloperationofthedevice.OnthebasisoftheStewartplatform,thesixaxisvibrationisolationplatformofthecubicstructureisdesigned.Theactivepartoftheactuatoradoptsthesoundcoilmotor

8、,andthevibrationisolationmaterialistested.There