动力吸振是一种重要的振动控制技术。当吸振器固有频率与主振系激励力频率一致(即调谐)时,可明显减小主振系振动。传统吸振器固有频率不可变,造成有效带宽过窄,限制了工程应用。近年来,自适应动力吸振器研究得到国内外学者广泛关注,形成领域研究热点。自适应吸振技术中,大多数学者通过改变系统刚度或阻尼调整吸振器固有频率,获得较大带宽。本项目提出了一种新的基于变质量调谐的动力吸振技术,通过调整变质量单元(中空容器)中的液体量,改变吸振器固有频率。为防止粘度较小液体(如水)因主振系激励而剧烈振荡,影响吸振效能,采用磁流变液作为变质量介质,通过控制磁场变化改变其阻尼。研究内容包括应用非线性振动理论、数值分析及控制理论,研究吸振器变质量瞬态过程及相关控制算法,分析算法稳定性。项目提出了新的吸振器调谐方式,具有重要理论意义和工程实用价值。希望通过研究,形成大带宽、高效、高稳定性的动力吸振技术,达到国际先进水平。
tuned vibration absorber;adaptive tuned vibration absorber;variable mass adaptive tuned vibration absorber;absorber control strategy;magnetorheological material
动力吸振器是一种工程常用减振装置。当吸振器固有频率与主系统激振频率调谐时,可以显著减小主系统的振动。但是传统动力吸振器存在有效工作带宽过窄、可能引起主系统共振等缺陷,限制了其工程应用。本项目在深入研究动力吸振器基本原理及核心技术基础上,提出了一种基于变质量调谐的新型动力吸振技术,构建了变质量动力吸振器系统模型,设计了系统结构,仿真及实验研究表明,变质量动力吸振器对于拓宽吸振器有效工作频带效果非常明显。研究了吸振器变质量过程中主振系和吸振器非线性瞬态振动过程,建立数学模型,利用Newmark算法,构建了吸振器变质量非线性过程数值仿真方法,并用实验验证了该算法的有效性和正确性,为变质量动力吸振器质量控制方法的研究提供了依据。结合经典控制及现代控制理论,研究了消除主系统共振的吸振器宽频带稳定控制技术,建立了控制模型,开发了算法程序,实验表明其能够显著减小吸振器引起的主系统共振。针对该算法关键控制参数在工程应用中难以获取的问题,提出了一种简化算法,以较易获得的吸振器参数作为控制参数近似值,提高了算法的工程实用性。在动力吸振器中引入磁流变智能新材料和新技术,设计了基于磁流变材料的动力吸振器,研究了磁流变材料吸振器控制方法,开发控制算法,获得了较好的减振性能。本项目为动力吸振器的设计、控制和系统构建提供了新的思路和模型,具有重要的学术意义和广泛的工程实用价值。