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磁流变液是一种可控流体,是一种用途广泛、性能优良的智能材料。磁流变阻尼器就是应用磁流变液的这些特性而制造的一种新型减振装置,具有阻尼力大、能耗低、控制精度高等优点,在磁流变阻尼器的开发和应用方面现国内外研究学者比较多,取得了一系列的成果。但在开发更优质的磁流变液和阻尼器及其力学模型、磁流变阻尼器减振结构半主动控制算法、结构设计与分析方法等方面还存在许多问题,还有待进一步解决完善。
本文对磁流变阻尼器的设计、力学模型和其控制结构振动进行总结和分析,在此基础上对设有旋转机械的框架结构通过设置磁流变阻尼器开展振动控制研究。本文的主要研究内容及结论体现在以下几个方面:
1.对考虑转子偏心振动影响的旋转机械振动特性进行了理论上的推导分析,以及振动控制的状态空间方程的推导分析,对动荷载和磁流变阻尼器的控制力施加进行了详细的推导和介绍。
2.以Matlab为平台,基于矩阵位移法和控制理论编制了一个设置磁流变阻尼器平面框架的程序。
3.所编程序,结构振动分析采用了状态空间法对状态微分方程求解以及用LQR算法计算最优控制力。
4.对一典型三层框架结构在旋转机械产生共振作用下进行响应分析,分别对未设置磁流变阻尼器和设置了阻尼器的模型进行了瞬态动力响应分析。并且考虑了在一台旋转机械启动过程运行和一台稳态运行一台启动运行两种不同工况,以及一台机械启动后另外一台机械启动并控制两台机械都进入稳态运行之后的相位差为0、π/2、π时的动力响应分析。表明了磁流变阻尼器对旋转机械所致结构的振动控制十分有效。
5.在旋转机械的额定频率接近结构固有频率和远离结构固有频率两种工况下进行了磁流变阻尼振动控制,对比控制结果表明:当旋转机械接近结构固有频率时磁流变阻尼器的控制效果较远离结构固有频率时的要好的多。
6.对磁流变阻尼器控振结构的响应分析、设计方法和设计步骤等工程应用问题进行初步探讨。