主动隔振系统设计

目前, 主动隔振一般采用单层隔振系统或双层隔振系统, 而在双层隔振系统中, 主动隔振执行器的安装方式对隔振系统的动力学特性有较大我们采用如图2.9 所示的两级主动隔振结构。在两级隔振结构中，主动隔振致动器的安装方式对隔振系统的动力学特性有较大影响[14,15]。文献[16]简单分析了致动器在双层隔振系统中不同安装方式下的主动控制力与隔振系统参数之间的关系。本文在文献[16]的基础上，更加合理、系统的研究了上述关系，以便为合理确定主动隔振致动器的安装方式和隔振系统的有关参数提供依据。假设隔振系统不仅会受到地面激励的干扰而且隔振平台还会受到直接干扰力的影响。在该两级主动隔振系统中，主动隔振致动器可以有三种不同的安装方式，其动力学模型如图2.10 所示。图中为平台底座质量；为隔振平台质量；、分别为第一级隔振的刚度系数和阻尼系数；、分别为第二级隔振的刚度系数和阻尼系数；为外界环境振动引起的地基位移，为平台底座的位移；为隔振平台的位移；为主动隔振致动器产生的主动控制力；为作用于隔振平台的直接干扰力。

第五章简要阐述了神经网络的基本理论，包括神经网络的基本组成单元、网络的拓扑结构、神经网络的学习算法。 基于三层BP 网络，构造了直接自适应神经网络控制器，并对隔振系统进行了振动主动控制，避免了以前神经网络振动主动控制的双网络结构形式，该方法采用系统的输出作为神经网络的学习输入，不需要预先或在线辨识系统，能实时调整控制率找到最优的控制力，具有良好的自适应性。研究结果表明，采用该法设计的控制器能够实现从频率为0.1Hz 到50Hz 的隔振能力，而且随着输入层和隐含层神经元个数的增加，低频隔振效果也有一些改善，与此同时，神经网络控制器的结构也复杂了，网络规模增大，计算和训练的速度变慢了，难以满足振动控制系统的实时性要求。

结论

振动给人类和机械带来的危害是不言而喻的，从而变得相当重要。本文研究工作涉及隔振平台原理设计、动力学模型的建立、主动隔振控制系统设计、控制算法及其软件开等方面的研究工作。论文的研究成果可应用于精密制造、精密测量、国防军工等领域的精密隔振中，应用前景十分广阔。

主要研究工作和研究成果归纳如下：

（1）研究了两级隔振系统中致动器的3 种不同安装方式下的动力学特性、主动控制力与隔振器参数之间的关系、在基础干扰和直接干扰同时作用的复杂环境下隔振系统的振动传递率问题，研究结果表明：当主动隔振致动器仅作用于隔振平时的隔振性能最好，主动隔振致动器安装于隔振平台与平台底座之间时的隔振性能次之，而当主动隔振致动器安装于平台底座与地基之间时的隔振性能最差；在此基础上，给出了两级隔振平台的数学模型，分析了在无主动控制时，两级被动隔振的隔振效果，得出：①两级被动隔振只可能在数Hz 以上具有隔振效果；②两级被动隔振对于第一谐振频率2 倍以下的频率没有隔振效果；③考虑到在许的最大自重位移下，下层的基础频率比上层高，且上下层质量比越大，下层的基础频率越高，所以具有隔振效果的频率实际上并不能真正向低频扩展；④两级被动隔振的最佳选择是下层质量显著大于上层质量，上下层的阻尼比尽量小，上下层自重下的位移尽量大，且上下层的基础频率一致。

（2）基于三层BP 网络，构造了直接自适应神经网络控制器并编写了相应的控制算法程序。该控制器采用系统的输出作为神经网络的学习输入......