Применение ПИ-регулятора в активном динамическом гасителе колебаний

Бурьян Ю.А., Ситников Д.В., Бурьян А.А.

Омский государственный технический университет, Омск

Ключевые слова: виброактивные силы, электродинамический привод, пневмопружина, система управления, переходный процесс, виброизоляция.

Аннотация. В работе рассмотрена система виброизоляции, в которой вместе с резинокордной пневмопружиной используется активный динамический гаситель колебаний (АДГК). АДГК представляет собой электродинамический привод, в котором управляющая катушка размещена на корпуса, а подвижная часть (инерционная масса) состоит из постоянного магнита с массой m. Для увеличения величины инерционной массы в динамике m корпус АДГК заполнен жидкостью, а подвижная часть представляет собой поршень с осевым отверстием (инерционная трубка). Управление приводом осуществляется от датчика силы и при возвратно-поступательном перемещении поршня с массой m’+mпр реализуется принцип инерционной динамической компенсации виброактивных сил. Проведенные исследования показали, что эффективность виброизоляции в системе с АДГК достигается при больших коэффициентах передачи от датчика силы, но при этом в системе возникает достаточно длинный сверхнизкочастотный переходный процесс. При стационарном режиме работы это не очень критично, но при нестационарном режиме или дискретной работе АДГК (например, включение; пуск-останов). Длительный переходный процесс значительно снижает эффективность виброизоляции. Применение ПИ-регулятора в системе управления можно значительно уменьшить время переходного процесса, но при этом происходит смещение центра колебаний инерционной массы y1, что крайне нежелательно, т.к. снижает амплитуду колебаний. В работе предложено решение проблемы смещения центра колебаний инерционной массы в АДГК путем осреднения за время ΔТ тока в катушке управления с последующим вычитанием его из текущего значения тока. Движение инерционной массы в АДГК определяется током в катушке управления, вследствие чего устраняется смещение центра колебаний инерционной массы при ПИ-регулятора в цепи управления.

Application of a PI-controller in an active dynamic vibration damper

Burian Yu.A., Sitnikov D.V., Burian A.A.

Omsk State Technical University, Omsk

Keywords: vibration-active forces, electrodynamic drive, air spring, control system, transient process, vibration isolation.

Abstract. The work considers a vibration isolation system in which an active dynamic vibration damper (ADVD) is used together with a rubber-cord air spring. ADVD is an electrodynamic drive in which the control coil is placed on a housing, and the moving part (inertial mass) consists of a permanent magnet with mass m. To increase the magnitude of the inertial mass in the dynamics m, the body of the ADVD is filled with liquid, and the moving part is a piston with an axial hole (inertial tube). The drive is controlled from a force sensor and during the reciprocating movement of a piston with a mass m’+mpr, the principle of inertial dynamic compensation of vibration-active forces is implemented. The studies have shown that the effectiveness of vibration isolation in a system with ADVD is achieved at high transmission coefficients from the force sensor, but at the same time a rather long ultra-low-frequency transient process occurs in the system. In stationary mode of operation this is not very critical, but in non-stationary mode or discrete operation of the ADVD (for example, switching on; start-stop). A long transient process significantly reduces the effectiveness of vibration isolation. The use of a PI controller in a control system can significantly reduce the time of the transient process, but in this case the center of oscillation of the inertial mass y1 shifts, which is extremely undesirable, because reduces the amplitude of vibrations. The work proposes a solution to the problem of shifting the center of oscillations of the inertial mass in the ADVD by averaging the current in the control coil over time ΔT and then subtracting it from the current current value. The movement of the inertial mass in the ADVD is determined by the current in the control coil, as a result of which the displacement of the center of oscillation of the inertial mass during the PI-controller in the control circuit is eliminated.