11北京航空航天大学自动化学院北京100083;21海军工程大学动力工程学院武汉430033对目前主动隔振技术的应用领域及其发展状况进行了分析作动器技术中图分类号ionIsolaevelopmenFUYong2lingIUYong2guangiversityronauticstronauticChina;21PoweEngineeringCollege,iversityEngineering,uhan430033,China)ijing100083,controactuarsgenerallyactivevibrationisolation(AVwereanalyzed,irfuturedevelopmenindicated.applicationstateifferenfieldwereanalyzeddetail.tedouina2tiontraditionassivevibrationisolationdevelopmenrientation.Keywordtivevibrationisolation;Controthodology;引言随着生产技术的发展和生活水平的提高人们对振动控制提出了更高的要求。

隔振技术作为振动控制的一个重要研究分支并在许多方面得到应用。根据隔振过程中是否需要外加能隔振技术可分为无源隔振(被动隔振。被动隔振具有结构简单、易于实现等优点已经在精密仪器和船舶动力等方面得到应用。但是被动隔振一旦设计完成对于隔振对象状态变化较大和振动干扰时变性较强的场合不太适合被动隔振也无法对低频振动进行衰减。而主动隔振是在被控系统中引入次级振源并通过一定的控制方法调节次级振源的输出使其产生的振动与主振源(干扰从而达到隔振的目的。与被动隔振技术相比主动隔振技术具有自适应性好、可对低频振动进行隔离以及重量轻等优点因而成为隔振技术的研究热点。主动隔振的应用研究状况主动隔振技术的发展依赖于微电子、自动控制理论、信号处理和计算机等技术的发展。近年来主动隔振技术日趋成熟其研究对象已经从单自由度系统发展到多自由度系统由简单线性系统发展到复杂非线性系统ISO发展到IMO;振动方向也由单方向振动发展到多方向耦合振动。目前其研究和应用领域主要集中在以下几方面航天工程航天飞行器中的运动部件往往成为周期性振动technique高精度导航仪器以及其它精密测试仪器对这类振动的隔离提出了较高的要求因而主动隔振技术日益受到重视。

其主动隔振通常采用Stewart平台隔振enChenlatform平台上分别采用多种控制方法进行隔振研究NASA、US2并取得了大量的研究成果针对航天器发射过程中对卫星及其它精密仪器的冲击振动Jarosh研究成果已经得到实际应用。动力工程主动隔振技术在动力工程方面主要的研究热点为利用各种控制方法对动力机械进行整机隔振。日本学者利用液压装置(电液式执行机构基于电磁作动器对单自由度和多自由度柴油机隔振问题进行试验研究在随机性与周期性振动主动控制方面均取得了令人满意的隔振效果。精密工程微制造平台振动频率范围较低而要求隔振系统对低频和超低频振动有较好的隔振效果。根据仿生学原理利用磁致伸缩作动器建立了精密隔振系统并利用二维模糊控制方法进行了振动控制TMC公司也推出了一系列可用于半导体生产工业的商品化隔振平台国防预研基金资助项目(编号《机床与液压》20051No12控制Doyle基于Yao首次将控制理论应用到土木结构振动分析中以来各种控制理论已在土木结构振动控制中得到广泛地研究和应用其中尤以针对衰减地震波的主动隔振技术研究较为广泛。文献针对不确定基础特性的多层楼房运用分析方法设计了主动隔振系统仿真和模拟试验均表明该方法对于隔离地震可取得较好的效果并利用该技术建成建筑物车辆工程车辆主动隔振的研究始于轨道车辆的悬架振动控目前已经推广至各种车辆悬架系统的研究。

悬架系统具有高度的非线性因此非线性控制方法是研究的重点。文献利用神经网络控制对列车悬挂系统进行了主动控制研究采用信息融合方法进行汽车悬架的主动控制。上述研究证实了该方法的隔振有效性。自适应控制某些被控对象往往难以建立有效的数学模型无法进行控制器的设计。自适应控制可以根据系统和环境的变化实现对控制器参数的调整以达到控制要求。Snyder志刚则针对舰船柴油机隔振系统进行了基于LM智能控制智能控制理论的发展为主动隔振技术提供了新的活力。神经网络以其特有的强大的非线性映射能力和并行处理能力而在主动隔振中得到广泛的重视模糊控制理论由于可以利用人的主观经验而得到人们的注意将自适应滤波LM方法和模糊逻辑相结合经网络和模糊理论相结合也是主动隔振技术研究的重主动隔振技术的研究主要集中在两个方面充分利用模糊逻辑和神经网络的优有效隔离了基础的低频振动。目前隔振控制方法主要的发展方向包括211控制技术即研制满足工程应用要求的新型种控制方法结合起来尤其是自适应控制和智能控制方法结合利用以改善振动控制效果根据某些振动控制系统的振动特点针对隔振系统非线性、多自由度的特点设计控制方法。212作动器技术主动隔振所需要的作动器应具有时间延迟短、频带宽、重量轻、非线性程度低等特性。

目前常用的作动器研究包括气动/液压作动器适用于低频振动、对控制力要求较大的场合例如柴油机整机隔振、车辆主动悬架、精密机床隔振等。缺点是辅助设备复杂、时滞大、控制精度不高另外气动作动器还存在空气可以压缩等缺点。该作动器利用磁、铁的相互作用原理进行工作。通常由可动铁芯和固定的永久磁铁组成磁铁上缠绕激励线圈。当在激励线圈上施加交变电压时所产生的交变磁场将驱动铁芯运动输出力和位移。电磁作动器具有响应速度快、易于控制等特点主要用于控制力要求不太大、控制频率要求较高的场合例如某些精密仪器的主动隔振等。主动隔振所采用的控制技术几乎涉及控制领域的所有分支其基本思想是利用隔振系统的状态和输出(包括与振动干扰相关的参考信号、预测信号以及残差信号使作动器对隔振系统的作用与振动干扰对隔振系统的作用抵消。常用的控制技术主要包括最优控制该控制方法利用极值原理、动态规划、最优滤波等优化方法对主动隔振系统的性能指标进行极值优求解出相应的最优控制输入。通常采用被控系统状态响应与控制输入的线性二次型作为性能指标。瞬时最优控制方法由于比经典的最优控制更能达到真正意义上的实时最优鲁棒控制而开始在主动振动控隔控系统模型的不确定性以及干扰的时变性