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基于磁致伸缩作动器的车身结构简化板振动主动控制
| 论文题名： | 基于磁致伸缩作动器的车身结构简化板振动主动控制 |
| 关键词： | 车身振动;磁致伸缩;作动器;耦合模型;位置优化 |
| 摘要： | 汽车振动、噪声在传递路径中往往会发生重叠，当车身振动频率与车室内声腔固有频率耦合时，在车室内会产生轰鸣噪声。振动控制不仅能够抑制车身结构振动，还能减小结构振动引起的低频辐射噪声。振动主动控制克服了振动被动控制的缺点，为解决长期以来困扰工程师的低频振动问题提供了思路。基于超磁致伸缩材料的作动器具有响应快、应变冲程大的优点，为车身结构振动主动控制带来了新机遇。 本文以某皮卡顶棚板结构为研究对象，结合顶棚结构安装条件和本文研究重点内容，将顶棚板结构简化为四边固支矩形薄板结构，并基于磁致伸缩作动器对其进行振动主动控制。在作动器工作机理上，对作动器关键参数进行优化设计，并建立了Terfenol-D磁滞非线性动态方程，得到作动器输出模型。通过对比板结构固有振动解析解和有限元数值解验证有限元程序正确性后，运用有限元方法建立了作动器和薄板结构耦合振动模型。分析耦合结构振动特性后，提出用串联弹簧来减小作动器对薄板结构振动特性影响的观点。综合考虑耦合模型能量和结构模态响应幅值，提出了作动器位置及弹簧刚度联合优化准则，在遗传算法框架下优化得到作动器最佳位置和对应最优刚度。内平衡降阶法在对模型降阶的同时，能保留模型的精度和主要动态特性。从系统模态可控性/可观性出发将原系统变换为内平衡系统，在内平衡模态空间中根据模态可控性和可观性对系统进行截断。最优控制能够综合考虑板结构响应和作动器控制电流两个主要参数，求得给定加权矩阵下系统最佳综合性能。以发动机怠速激励和随机路面不平激励作为系统的干扰激励，求得闭环控制系统的时域和频域响应。对比控制系统和未控系统的振动响应发现，板结构振动主动控制效果明显。 |
| 作者： | 黄东 |
| 专业： | 车辆工程 |
| 导师： | 翁建生 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京航空航天大学 |
| 学位年度： | 2015 |
| 正文语种： | 中文 |
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