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研究生:邱雅瓔
研究生(外文):Ya-Ying Chiu
論文名稱:主動與被動元件整合之振動吸收器之設計與分析
論文名稱(外文):Design and Analysis of an Active-Passive-Integrated Vibration Absorber
指導教授:吳尚德
指導教授(外文):Shang-Teh Wu
學位類別:碩士
校院名稱:國立雲林科技大學
系所名稱:機械工程系碩士班
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2005
畢業學年度:93
語文別:中文
論文頁數:59
中文關鍵詞:振動控制振動吸收器線性馬達撓性結構
外文關鍵詞:linear motorflexible structureVibration controlVibration Absorber
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本論文探討如何利用線性馬達與被動的彈簧質塊,設計一具整合主動元件與被動元件的振動吸收器。此振動吸收器安裝於一塊撓性平板的中央,可將施加於撓性板的週期性干擾抵消,達到制振效果。系統的制振力由線性馬達的出力與被動的機械彈簧力加總而成,控制設計的目標是降低穩態時線性馬達的出力,並且提高暫態反應的速度,期望以小型的致動器對抗能量數倍的干擾,並提高有效的制振頻寬。
論文首先以虛擬被動的觀念設計線性馬達的控制器,使線性馬達模擬一個質量彈簧與阻尼機構,調整虛擬彈簧質量的自然頻率,可將不同頻率的簡諧干擾抵消。接著分析系統的穩定性,再以數值模擬的方式,探討實體彈簧如何分擔線性馬達輸出力,並且找尋最佳的參數組合。最後撰寫控制程式,進行實體測試,驗證控制系統的效能。
A linear motor and a passive mass-spring mechanism are employed to construct an active-passive-integrated vibration absorber. The vibration absorber is installed at the midsection of a flexible plate and is capable of canceling out harmonic disturbances of a given frequency. The disturbance-attenuation force is made up by the output of the linear motor and the passive spring force. The objective is to design a control algorithm that minimizes active control efforts in the steady state and improves transient performance.
We firstly design a controller for the linear motor from the virtual passive approach. With the active controller, the linear motor emulates the dynamics of a damper and a spring-mass mechanism. By adjusting the natural frequency of the virtual spring-mass mechanism, one may attenuate vibrations of various frequencies. Stability of the closed-loop system is then analyzed. How the active force and the passive force share the efforts in vibration attenuation is investigated with the help of numerical simulations. The control parameters are also optimized. Finally the performance of the proposed method is examined through real-time experiments.
中文摘要 I
英文摘要 II
誌謝 III
目錄 IV
表目錄 VI
圖目錄 VII
符號說明 IX
一、序論 1
1.1研究動機與目的 1
1.2文獻回顧 1
1.3 研究內容與方法 2
1.4各章節概要 3
二、控制系統設計與分析 4
2.1系統架構 4
2.2數學模型 5
2.3控制器設計 6
2.4因次分析 7
2.5穩定性分析 9
2.6控制參數最佳化 10
2.6.1根據性能指標尋最佳控制參數 10
2.6.2根據最大極點法尋最佳控制參數 13
2.7模擬制振效果 15
2.8制動器的輸出力分析 17
三、實驗系統架構 26
3.1實驗硬體架構 26
3.2 AD/DA模組 28
3.3控制系統流程 29
3.4撓性平板的彈性係數量測 30
3.5實體彈簧的彈性係數量測 31
四、撓性機構制振實驗結果 33
4.1無將實體彈簧力先行抵消之制振實驗 34
4.2實體彈簧力先行抵消之制振實驗 39
4.3實驗結果與討論 43
五、結論與建議 44
5.1結論 44
5.2建議 45
參考文獻 46
自 傳 48
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