多模态电磁分支电路振动控制理论与应用研究

电磁分支电路阻尼是一种新型的振动控制方法，其由电磁换能器和分支电路构成。当结构发生产生振动时，电磁线圈会感应出电动势。分支电路能改变闭合回路的阻抗属性与大小，控制电流和电磁控制力的大小会发生改变，从而提高结构的振动控制效果。本项目主要工作包括： 1.设计了一种两种电磁阻尼器，开展了力-电-磁耦合特性分析。（1）由Faraday电磁感应定理和Ampere力定理，对电磁结构的力-电-磁耦合特性进行理论建模，推导得到了机电耦合系数表达式，进行了数值仿真。（2）设计试验测试系统，对两种电磁结构机电耦合系数进行试验研究。研究结果验证了理论分析和数值仿真。 2.完成了多模态电磁分支电路阻尼机理研究。（1）完成了电磁分支电路的多模态阻尼机理研究。（2）完成了电磁分支电路参数优化设计。（3）完成了电磁分支电路装置的设计、建模、仿真。研究结果表明所提出的两种分支电路能有效的提高电磁结构的振动控制效果。 3.完成了多模态电磁分支电路阻尼器的设计与试验技术研究。（1）完成了多模态电磁分支电路器的结构设计。（2）对新型阻尼器结构进行了力-电-磁动力学建模、仿真分析与性能优化。（3）完成了阻尼器的制备及性能测试技术研究。 4.完成了多模态电磁分支电路阻尼振动控制理论和试验技术研究。（1）以梁、板结构为研究对象，使用所设计的两种阻尼器，基于Hamilton原理和Galerkin法，建立了多种耦合结构的力-电-磁耦合系统动力学模型。（2）完成了耦合系统的数值仿真。（3）设计试验系统，开展多模态振动控制试验技术试验研究。（4）研究结果表明，电磁分支电路阻尼振动控制方法能有效的抑制梁和板结构的多模态振动。 5.开展基于负电阻电磁分支电路阻尼的天线隔振应用技术研究。（1）根据有限单元法建立了天线-隔振器耦合系统的控制方程。（2）设计了天线隔振系统试验测试系统，开展了天线结构的多模态隔振试验技术研究。（3）研究结果表明，负电阻电磁分支电路阻尼隔振器很好地控制了天线结构的多模态振动。天线反射器试验技术的开展，为将电磁分支电路阻尼隔振方法在空间结构振动控制中的应用打下了良好的试验基础。 本研究从电磁阻尼结构的建模和分支电路的设计及分析出发，开展了电磁结构的设计与分析方法、分支电路设计方法，多模态振动控制方法等技术研究，各部分内容相辅相成，该研究成果为振动控制领域提供一种可行的解决手段。 2100433B

本项目研究一种新型振动控制方式：电磁分支电路阻尼，它是一种被动为主主动为辅的半主动控制方式，具有耗能少稳定性好的优点。它由电磁机构和外接分支电路组成，通过合理设计外接分支电路，电磁装置能够在被控结构的振动方向产生电磁控制力，抑制结构振动。本项目以控制结构多模态振动为目标，通过研究多模态阻尼与电磁分支电路参数的关系，揭示电磁分支电路的多模态阻尼机理，建立多模态电磁分支电路力电磁耦合模型，并研究电磁分支电路的优化设计方法、相关制备方法和性能测试方法，发展可用于抑制结构的多模态振动的新型多模态电磁分支电路方法，研制多模态电磁分支电路阻尼器。对附加电磁分支电路阻尼器的结构进行动力学建模、仿真及试验研究。项目完成后，将建立多模态电磁分支电路理论、仿真方法和试验测试技术，为其工程应用提供应用基础。

功能：振动控制、信号采集与分析 应用范围： （1）振动控制领域（对振动台进行各种激励的控制）； （2）振动测试领域（汽车车身，卫星等结构的模态测试，系统振动特性检测与评估）。 2100433B

多种信号源独立控制； 多种信号源复合控制； 动态范围120dB； 信号源频率范围不低于25.6kHz； 数据传输速度不低于10M采样点/秒； 采样精度：24位Sigma-delta ADC。

归一化主要是为了简化计算，常用的方式就是将每个自由度的主振型第一个元素变为1。模态质量应该是前乘振型矩阵的转置，后乘振型矩阵得到的对角质量矩阵，还有一种归一化方法就是将这个对角质量阵变成单位阵。

模态质量有意义，反映了体系中有多少质量对这阶模态振型有大的影响，每一阶是不同的。归一化振型就是计算的振型（计算位移值）除以最大的值，变成最大值为1，反映体系各处相对变形。广义质量矩阵不是模态质量。模态质量计算还涉及到振型和振型参与系数。