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1、中圖分類號(hào)：TH113；O327論文編號(hào)：102870515-S154學(xué)科分類號(hào)：080203碩士學(xué)位論文基于模型修正的振動(dòng)控制系統(tǒng)聯(lián)合仿真與試驗(yàn)研究*研究生姓名曹云麗學(xué)科、專業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)及理論研究方向結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)指導(dǎo)教師郭勤濤副教授南京航空航天大學(xué)研究生院機(jī)電學(xué)院二О一五年三月____________________________________*本文研究得到了國家自然科學(xué)基金（“基于模型確認(rèn)的磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)建模及響應(yīng)預(yù)測(cè)方法”,項(xiàng)目編號(hào):51275240,基金時(shí)間:2013.1-2016.12）的資助。NanjingUniversityof
2、AeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofMechanicalandElectricalEngineeringThesimulationandexperimentalresearchofthevibrationcontrolsystembasedonmodelupdatingAThesisinMachineDesignandTheorybyCaoYunliAdvisedbyAssociateProf.GuoQintaoSubmittedinPartialFulfillmentofthe
3、RequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2015承諾書本人聲明所呈交的碩士學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得南京航空航天大學(xué)或其他教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。本人授權(quán)南京航空航天大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編學(xué)位論文。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本承諾書）作者簽名：日期：摘要由于控制狀態(tài)下
4、懸臂梁、轉(zhuǎn)子凸顯了很多復(fù)雜的動(dòng)力學(xué)特性，為了研究控制-電磁-結(jié)構(gòu)的耦合效應(yīng)，故以懸臂梁、轉(zhuǎn)子振動(dòng)主動(dòng)控制系統(tǒng)為對(duì)象，研究其控制狀態(tài)下的動(dòng)力學(xué)特性以及控制與結(jié)構(gòu)耦合效應(yīng)，推動(dòng)機(jī)電一體化仿真建模技術(shù)發(fā)展。本文針對(duì)磁懸浮控制懸臂梁系統(tǒng)的電磁部分、機(jī)械結(jié)構(gòu)部分以及控制參數(shù)與結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)耦合效應(yīng)進(jìn)行了分析：（1）對(duì)于電磁作動(dòng)器的電磁力的大小，分別通過理論計(jì)算、有限元計(jì)算、試驗(yàn)測(cè)試等方式進(jìn)行了分析，并將之成功運(yùn)用于基于虛擬技術(shù)的聯(lián)合仿真中。（2）對(duì)于PID控制器控制狀態(tài)下的懸臂梁動(dòng)力學(xué)特性的研究，本文首先利用模型修正技術(shù)，建立了懸臂梁機(jī)械結(jié)構(gòu)部分的精確模型，并
5、通過Bush單元模擬電磁作動(dòng)器對(duì)于懸臂梁的支承作用，通過MATLAB編程調(diào)用Nastran計(jì)算，建立Bush單元的非線性剛度與模型模態(tài)頻率之間的數(shù)學(xué)關(guān)系。然后，通過模態(tài)試驗(yàn)測(cè)得實(shí)際結(jié)構(gòu)模型控制狀態(tài)下動(dòng)力學(xué)特性。最后，利用試驗(yàn)數(shù)據(jù)修正出Bush單元精確非線性規(guī)律。（3）針對(duì)控制參數(shù)與懸臂梁結(jié)構(gòu)耦合特性，本文根據(jù)響應(yīng)面的思想，建立了懸臂梁PID控制器的大比例控制環(huán)節(jié)電阻參數(shù)、支承剛度與模型模態(tài)頻率的映射關(guān)系，并結(jié)合模型確認(rèn)方法，利用P-Box的概率邊界方法與正態(tài)分布法，研究了控制參數(shù)不確定性、結(jié)構(gòu)安裝不確定性以及模態(tài)參數(shù)辨識(shí)不確定性的正反向傳遞。針對(duì)
6、控制狀態(tài)下懸臂梁動(dòng)力學(xué)特性研究過程中阻尼參數(shù)難以辨識(shí)的問題，提出將時(shí)域信號(hào)與模型修正技術(shù)相結(jié)合，利用時(shí)域信號(hào)的奇異值分解技術(shù)得到時(shí)域信號(hào)的信號(hào)特征，基于這一特征建立響應(yīng)面，從而修正出模型的精確設(shè)計(jì)參數(shù)，并在磁懸浮軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中實(shí)際測(cè)試了這一方法，取得較好效果。關(guān)鍵詞：磁懸浮，非線性，模型修正，時(shí)域信號(hào)，不確定性，模型確認(rèn)IABSTRACTBecauseofthatmanycomplexdynamiccharacteristicsarehighlightedbycantileverbeamandrotorunderthecontrolcondit
7、ion,sotakingcantileverbeamorrotoractivevibrationcontrolsystemasresearchobject,inordertoanalysisthecouplingeffectsofcontrol,electromagneticandstructure.Theresearchofthedynamiccharacteristicsofthecantileverbeamandthecouplingeffectofstructureandcontrolunderthecontrolconditionisv
8、erysignificancefortheintegrationmodelingandsimulationofmechatronics.
