气动/电磁联合主动隔振器设计与仿真分析

"该资源是一篇2013年的学术论文，发表于西北工业大学学报，由李斌、董万元和王小兵共同撰写。研究主要关注如何为大型机载光学系统设计一种高效的主动隔振器，以应对飞机结构振动带来的挑战。论文提出采用气动与电磁驱动的联合作动技术，设计出的隔振器承载能力在150~190 kg之间，隔振频带覆盖1~100 Hz，最大控制力可达560 N。作者深入探讨了这种混合驱动机制的工作原理，并详细设计了隔振器的结构。通过简化数学模型，建立了隔振器的动力学方程。随后，运用PID控制算法和LQR控制算法在Matlab/Simulink中进行了数值仿真，以验证隔振器的性能。仿真结果显示，隔振器能在宽频带大振幅随机扰动下，将有效载荷的振动位移控制在±10μm以内，满足高精度光学设备的稳定需求。比较了PID和LQR两种控制策略，发现PID方法在实现难度和控制效果上稍优于LQR方法，适用于单个隔振器系统。" 这篇论文的核心知识点包括： 1. 大型机载光学系统的隔振需求：由于需要高精度的光束指向控制，光学系统必须安装在稳定的隔振平台上，以抵消飞机飞行中的各种振动影响。 2. 气动/电磁联合作动机制：论文提出了结合气动驱动（空气弹簧）与电磁驱动的新方法，以实现更高效、更精确的隔振效果。 3. 隔振器设计：设计的隔振器具有特定的承载能力和隔振频带范围，能够适应不同频率的振动环境。 4. 动力学模型与控制算法：建立了隔振器的数学模型，运用了PID控制和LQR控制理论，通过Matlab/Simulink进行仿真分析。 5. 仿真结果：仿真显示，所设计的隔振器在宽频带大振幅扰动下能实现高水平的隔振性能，满足±10μm的精密控制要求。 6. 控制策略对比：PID控制方法相对于LQR方法在实际应用中更易实现，且在单个隔振器系统的控制效果上表现出一定优势。 该论文的研究成果对机载光学系统以及相关隔振技术领域具有重要的理论和实践价值，为提高光学系统在复杂振动环境下的稳定性和性能提供了新的解决方案。