电容式电磁驱动器非线性系统主共振分析

杨志安， 冯 浩

(1. 唐山学院和唐山市结构与振动工程重点实验室，河北 唐山 063000；2. 华北理工大学 机械工程学院，河北 唐山 063210)

电磁驱动器是一种重要的执行器，相比于传统驱动器，具有噪声小、精度高、长寿命等优点。已经越来越广泛的应用到各个领域，如磁悬浮列车[1]、电磁驱动泵[2]、航母电磁弹射[3]，电磁激振器[4]、电磁传感器[5]等。然而，电磁驱动器工作过程中的振动，尤其是非线性振动，严重影响其性能，为了改善振动影响，对其进行深入理论研究就显得非常重要。

文献[6]利用数值方法研究了考虑轨道非线性的多车体磁悬浮列车系统的动力学行为，给出了轨道对三车体磁悬浮列车系统与对单车体系统的动力响应。文献[7]以环形极板为研究对象，应用多尺度法分析了该强非线性系统的主共振问题。文献[8]应用多尺度法得到了其模型在有界窄带随机激励下的一次近似解，导出系统的Ito随机微分方程，并分析扬声器静圈系统参数对主共振响应曲线和均方值的影响。

在众多的驱动器研究中，学者们集中研究的电磁驱动器系统的移动形式多为非线性移动。然而对于直线运动形式的研究却非常少。由于直线运动行程便于测量与控制，本文改进设计一种新型电容式电磁驱动器，该驱动器是驱动电容两极板之间介质板: 通过改变激励电压值，使介质板在两极板之间做直线运动。之后研究简谐激励下的电磁驱动器的非线性振动系统，根据拉格朗日麦克斯韦方程，建立非线性动力学模型，采用多尺度法对系统的主共振进行求解，并应用数值法验证分析系统各参数对振幅和共振区域的影响。……