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7.2 】 智能隔振系统计】算
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7.2.—3 动力》设备进行智能—。隔振设计时其—刚度单元一般可考】虑刚质弹簧隔振器或!空气弹?簧、橡胶等阻尼【单,元,可根据需要》。设,置粘:流体阻尼器等制动器!可,考,虑,压电陶瓷产》品,、空气压伺服型或线!性电机?制动器等
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动力【设备智能隔振体系】的动:力学方?程,可表示为
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》 可依据数学计算!方法如N《ew:m,ark?方法等进行解—析计算;《。也可:。应,用现:代计算软件如MAT!L,AB/SI》MULINK等【进行数值《。计算
】 精密—设备在?进行智能隔振—设计时其刚度—单元:和阻尼单元也可【由弹簧?隔振器及粘流体阻】尼器构成;》当隔振对象为—超,精,密装置或者控—制水平要求非—常严格时隔振单元可!。由空气弹簧类产【。品提供当同时考虑】地面输入环境激【励时精密设》备智能隔振体—系动力学《方程可由下式表示】
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— 在动力设备隔振】系统中当设备—与连接基础共—同振动时可》按两级隔振体系【进行计算次》级体系的振》动参数可取地基【的等:效刚度?和阻尼在精密设备】。隔振系?。统中当单级体系【的减振频带等性能无!法满足要《。求时可采用两级或多!级隔振体系》面向动力设》备、振敏设备的两级!。智能隔振体系如图】13、图14所【示
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图13 两!级隔振主动控制体】系
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图【。。14 《两级:隔振半主动控制体系!。
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7.》2,.4 比例-积】分-微分控制算【法调节简单、易【于实现优先采用比例!。-积分-《微分控制器各—部分的参数在隔【振系统现场调试【中确定为单输入单输!出;线性二次型【最优控制算法需要精!确的隔振系统—模,型并且要求全状态】反馈控制设》计较为复杂当隔振】系统的全部状态【变量:不能反?馈时:可采用Kalma】n滤波?器进行状态估—。计的线性二次型Ga!uss?最优控制算》法实现多输》。入多输?出;智能控制—算法是?采用模糊《控制、神经网—络,控制和?遗传算法等智能计算!方法的控制算法【
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》7.2.5》 , 对e(f)进行比!例P、积分I和微分!D运算并将三类运】算结果?相加得到主动控制力!Fa(t)》PID控制器—。中各环?节,的作:用如下
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《 ,比例环节P成比例】。。的,调,节控制过程中的【偏差e(t》),只要偏差产》生就:会立即产《生控制作用以减【小误:差
】。。 积分环节【I主要的用途—即是消除静差—以提高控《制体系的无差—度;:积分作用的》大小取决《。于TiTi越小积】分作用越强反之则越!。弱
》
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》微分环节D》反映偏差的变化【速率:。用于调节误差—。的微分输《出当误差《突变时可《以及时?进行控制并且能够】在偏:差,信号变得《很大之前在控制系】统中引入《一个:早期:的,修正信号《从而:加快控制《系统的动作减少调节!的时间
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— 以上》三者在PID—控,制过:程中通过组合各自】优势可以得》到良好的控》制性能具《体如图15所示【其中r(t)在振】动控制体系中指外界!干扰力位移、速度或!者加速度等输入y】(t)指《经过PID控制后的!控制系?统输:出响:应,可以是力也可以是】位移、速度或者加速!度
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!图,15 P《ID主动控制
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【 数?字控制系统多—是采样?控,制一般依据采样【时刻的偏差来计【算控制?量,因此本标《准式(?7,.2.5-》1)中的微分、积】分项:需要进行离散化处】理用一系《列离散采样》时刻kT代表连续】时间t以《和式代?替积分以增量代表】微,分,。具体:如下
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— 简便起【见,将e(kT)—简化表示成e(k)!则可得离散的PI】D,表达式如下
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? 其中Kp为【比例:系数:Ki为积《分系:数Kd为微》。。分系数;u(—k)为?第k采样时》。刻控制器的输出值;!e(k)《为第k?采样时刻控制系统的!偏差值?;e(k1)为第k!1采:样时刻控制》系统的?偏差值;T为采样】周期
7!。.2.7 —。在开展半主动控【制设计?时先:通过理?。。论,。主动控制研究获得】最优主动控制—力后:再根据式(7.2.!7-1)进》行等效半主动—控,制计算使半主动控制!最大程度地》逼近、实现》。主动控制效果—
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