振动控制
振动控制原理
振动控制原理
振动控制原理指的是通过对振动系统进行控制，降低或消除系统的振动，并使系统能够稳定工作的技术原理。
在振动控制中，一般会采用控制器和执行器来实现振动的监测和抑制。
振动控制的基本原理是通过合适的控制算法，根据振动系统的输入输出关系，对系统进行有针对性的控制，从而达到减小系统振动幅度和频率，提高系统的稳定性和运行效率的目的。
振动控制的核心思想是通过调节系统的力、位置或速度等参数，使系统的振动能量减小或分散到其他影响较小的频段中。
常见的振动控制方法包括被动控制和主动控制。
被动控制是指通过连接阻尼器、减振器等被动元件来消耗和分散振动能量，从而减小系统振动的幅度。
被动控制通常适用于频率固定的振动问题，而对于频率变化较大或需要更加精确的控制问题，主动控制则是更为有效的方法。
主动控制是指通过对系统输入信号进行实时调整和控制，实现对系统振动的主动抑制。
主动控制通常需要使用传感器来监测系统的振动状态，然后通过控制器对执行器进行控制，对系统进行实时调整。
主动控制方法通常包括PID控制、自适应控制、模糊控制等。
振动控制的应用领域非常广泛，包括工程结构防振、车辆振动控制、航空航天、机器人、医疗设备等。
振动控制可以降低噪声、提高系统的稳定性和寿命，同时也可以提高系统的运行效率和精度。
尽管振动控制领域存在一些挑战，如控制算法的设
计、系统模型的准确性、实时性等问题，但随着技术的不断进步，振动控制技术在各个领域的应用前景仍然非常广阔。
振动控制PPT课件
❖ 当f/f0=1时，动态放大系数D和传递系数T 最大，T=1。但在这个区域内发生共振现象， 隔振系统不但没有起到隔振作用反而放大了 振动的干扰，受隔振器阻尼系数Rm与系统临 界阻尼系数Rc之比的影响显著，如果在这个 区域内增加阻尼系数，可以大幅度降低隔振 器的动态放大系数和力的传递率。因此，共 振频率f0附近的范围被称为阻尼控制区。
F kx
k是弹簧的弹性系数，负号表示 力与位移的方向相反。
❖ 又由牛顿第二定律F＝ma（a为质量块的加 速度）代入上式得到如下运动方程：
m
d2x dt 2
kx
0
设t=0, x=x0，求解这个方程，则得
x x0 cosnt
ωn—系统的固有角频率 n k m
❖ 质量块的位移随时间作正弦规律的运动， 这种随时间作正弦或余弦规律的运动一般称 为简谐运动。
f0
f0 Rc
传递系数与频率比的关系曲线
❖ 描述隔振效果的另一个重要物理量是在一 个交变外力作用下的机器振幅，与同样大小 的静态外力作用下的机器静态下沉重之比值， 该比值称为放大系数
D
Ym F0
k
1
[1 ( f )2 ]2 4(( f )2 ( Rm )2
f0
f0 Rc
隔振系统的放大系数D与f/f0和Rm/Rc的值有关。
5.2.1 设备和房屋的振动
❖ 当建筑物外有车辆驶过时，地面振动可 以通过土壤和基础传给房屋结构而产生振动， 在适当的频率和振幅下还会以噪声形式出现。 当室内设备振动频率与结构的固有振动频率 吻合时，后者引起共振，它的振幅有时可使 玻璃、金属薄片出现叮当声。
❖ 室内的一些机械振动引起的噪声和一般空 气中噪声不同，它在建筑物内部能传输很远 距离，而衰减非常小。整个建筑物在风的作 用下也可能产生低频振动。
动力学与振动控制
动力学与振动控制动力学与振动控制是一门研究物体运动和振动行为的学科，有广泛的应用领域，例如工程、机械、建筑、航天等。
本文将介绍动力学与振动控制的基本概念与原理，并探讨其在实际应用中的重要性和方法。
一、动力学基础动力学研究物体在外部力的作用下的运动行为。
牛顿第二定律是动力学的基础，它表明物体的加速度与作用在物体上的力成正比，与物体的质量成反比。
公式表示为F=ma，其中F为作用力，m为物体质量，a为加速度。
根据牛顿第二定律，可以推导出其他与物体运动相关的公式与原理。
二、振动的基本概念振动是物体在时间轴上往复运动的现象。
物体在振动过程中会经历周期性的变化，例如形状、速度、加速度等。
振动包含了许多重要的参数，例如振幅、周期、频率等。
振动的研究与分析在很多领域中都具有重要意义，例如建筑、汽车、航天等。
三、振动控制的重要性振动控制是为了减少或消除物体振动而采取的措施。
振动对于许多系统来说是不可避免的，但过大或过频繁的振动会给系统和人员带来不良影响。
因此，振动控制在许多领域中具有重要性。
例如，在建筑结构中，振动控制可以防止楼房倒塌或产生不稳定情况；在汽车工程中，振动控制可以提高乘坐舒适度和安全性。
四、常见的振动控制方法1. 被动控制方法：被动控制方法是通过改变系统的刚度、阻尼或质量来减小振动。
例如，在建筑结构中可以使用减震器或阻尼器来降低振动幅度。
2. 主动控制方法：主动控制方法是通过激励和控制系统来减小振动幅度。
例如，在汽车悬挂系统中可以利用感应器和执行器来实时调节悬挂刚度以降低振动。
3. 半主动控制方法：半主动控制方法是介于被动控制和主动控制之间的一种方法。
它通过改变系统的特性来减小振动，但不需要消耗大量能量。
例如，在航天器中可以利用控制阻尼器来降低振动。
五、实际应用案例1. 桥梁振动控制：大跨度桥梁在受到风力或车辆行驶时会发生振动，为了确保桥梁结构的安全性和稳定性，可以采用减震器或阻尼器来控制振动幅度。
振动控制的方法
振动控制的方法
振动控制是指对机械系统或结构中的振动进行控制或降低，以达到减小噪声、提高系统稳定性和可靠性等目的。
常见的振动控制方法包括以下几种：
1. 被动振动控制：通过结构设计和材料选择来实现振动控制。
常见的被动振动控制技术包括质量阻尼、弹簧阻尼、隔振器等。
2. 主动振动控制：通过在系统中引入反馈控制回路来主动控制振动。
常见的主动振动控制技术包括主动振动控制装置、电磁作动器、压电陶瓷等。
3. 半主动振动控制：介于被动振动控制和主动振动控制之间，通过改变系统的参数或边界条件来控制振动。
常见的半主动振动控制技术包括可调节质量阻尼、可调节隔振器等。
4. 智能振动控制：利用人工智能和机器学习技术，对振动进行智能识别和控制。
常见的智能振动控制技术包括神经网络控制、模糊控制、遗传算法等。
振动控制方法多种多样，可以根据具体情况选择适合的方法进行控制。
振动控制及其在工程中的应用研究
振动控制及其在工程中的应用研究随着技术的不断发展，振动控制逐渐成为了研究的热点之一。
振动控制，也叫振动抑制，是指用某种手段抑制或控制物体或系统在特定频率下发生的振动。
它广泛应用于各个领域，如机械、电子、航天、船舶、交通等工程领域。
一、振动控制的分类按照振动控制的原理和方法，可以将其分为被动控制、主动控制和半主动控制三类。
被动控制指在结构上添加一些阻尼、吸振结构等以吸收振动，常用的方法有减震器、阻尼器、吸振器等。
主动控制指通过引入控制力对系统进行控制，使其保持稳定，其中涉及的技术和方法比较复杂，如力反馈控制、模态控制、奇异摄动控制等。
半主动控制是一种介于被动控制和主动控制之间的控制方法，其主要原理是通过调整附加阻尼系数或振动势能等来达到控制振动的目的。
二、振动控制在工程中的应用1. 振动控制在桥梁上的应用桥梁是城市交通的重要组成部分，同时也是多种环境因素的影响下易于损坏的结构之一。
为了提高桥梁的使用寿命，振动控制技术被应用于桥梁的设计和维护中。
通过对桥梁的阻尼、加振频率等因素进行控制，可以有效减少桥梁振动对行车安全造成的影响。
2. 振动控制在飞行器上的应用飞行器的运作过程中，由于风力等外部因素的影响，其振动频率可能会超出设计要求，对飞行器的性能和安全性产生影响。
因此，振动控制技术成为了飞行器设计和运作的必要技术之一。
市场上已经有一些专门针对飞行器的振动控制系统，如振动控制仪、振动控制阀等，这些设备通过控制飞行器的振动，保障了飞行器在高空的运作稳定性和安全性。
3. 振动控制在建筑物中的应用对于高层建筑物，由于其受到的气流等外部因素的影响较大，而且底部的构造也比较复杂，容易发生严重的结构损坏。
因此，在设计和使用建筑物时，振动控制技术也被广泛应用。
例如，在地震带的地区，可以通过建立一些具有强阻尼和吸振功能的装置，来减少地震对建筑物的影响。
4. 振动控制在汽车上的应用汽车是人们日常交通的重要工具之一，但由于其底盘和悬挂等结构设计复杂，容易发生振动和噪声。
振动控制方案
振动控制方案随着工业技术的不断发展和应用范围的扩大，机械设备运行时产生的振动问题越来越引起人们的关注。
振动不仅会增加机械设备的磨损和故障率，还会对操作人员的健康和安全造成威胁。
因此，制定有效的振动控制方案成为了工程师们的首要任务。
1. 振动控制方案的背景振动控制方案的制定需要了解振动问题的背景。
首先，对振动的产生原因进行分析。
振动可能是由于不平衡质量、结构固有频率与激振频率的共振、机械失调等因素引起的。
此外，了解振动问题对设备和人体的影响也是制定方案的前提。
通过对问题背景的了解，可以更好地选择适用的振动控制方法。
2. 振动控制方法2.1 主动振动控制方法主动振动控制方法主要通过在机械设备上添加传感器和执行器，利用反馈控制策略实时监测并调整设备的振动状态。
常见的主动振动控制方法包括主动质量平衡、主动振动隔离和主动调谐振动控制。
主动质量平衡可以通过添加平衡块或调整质量来减小不平衡振动。
主动振动隔离是通过控制系统的反馈环节来减小振动传递。
主动调谐振动控制则是通过调整设备的固有频率以避免共振现象。
2.2 被动振动控制方法被动振动控制方法主要是通过添加相应的控制装置，如减振器、缓冲器和阻尼器等来减小振动。
减振器是一种典型的被动振动控制装置，可以通过改变结构的刚度和阻尼特性来减小振动。
缓冲器可用于吸收冲击能量，阻尼器则可以通过消耗振动能量来减小振动幅值。
2.3 组合振动控制方法组合振动控制方法是将主动振动控制和被动振动控制方法相结合，以发挥各自的优势。
通过主动振动控制可以实时监测和调节设备的振动状态，而被动振动控制则可以提供更好的振动抑制效果。
3. 振动控制方案的选择与实施制定振动控制方案需要综合考虑多个因素，包括设备的振动特性、工作环境、成本等。
在选择振动控制方法时，应根据具体情况确定合适的方案。
选择好振动控制方法后，需要进行实施和调试。
实施过程中应严格按照相关标准和规范进行操作，确保方案的顺利实施。
4. 振动控制效果的评估和改进实施振动控制方案后，需要对控制效果进行评估和改进。
振动控制
变化的规律，阴影部分是
减振器的可工作频率范围。
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4 减振器
p2
主系统的等效静位移
减振器质量与主系统质量的比
[1 ( B1 ( )
2
k2 m2 F B0 k1
p2
2
) 2 ] B0
2 2
p2 p2 [1 ][ 1 ] p p p p 1 1 2 1
重要的方法就是采取减振措施。 人们在各个工程领域中进行了大量的研究工作，包
括振源、传递途径、系统或结构的动力学特性、减振措
施等，这些都属于振动控制研究的范畴。
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振动控制
振动控制研究的范畴，其中减振、隔振的理论分析和 试验研究工作占有很重要的地位。 经典的减振措施主要包括减振、隔振与阻振三大部分。 近年来，结构或系统的振动设计与修改已逐步成为振 动控制的一个新的组成部分。 振动控制分为两大类，一类是振动的被动控制，另一
p2 p2 [1 ][ 1 ] p p p p 1 1 2 1
2 2 2 2
p1 B0 F B2 ( ) p k2 2
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1 振动的被动控制技术
2．改变干扰力的频率与系统固有频率之比
使旋转机械的工作转数调开共振区，使系统处于非共
振的振动区，以达到减小振幅的目的； 一般情况下，机器转速的设计不可能随意变动，因此 往往是通过改变结构的固有频率来降低振动幅值的。 改变结构固有频率可通过改变刚度k或改变质量m来 实现。
为了取得较好的隔振效果，系统应当具有较低的固有频率和较 小的阻尼。不过阻尼也不能太小，否则振动系统在通过共振区 时会产生较大的振动。
振动控制综述
振动控制综述振动控制是指通过控制系统对被控对象进行调节，从而达到减小或消除其振动的目的。
振动在工程和科技领域中很常见，因此振动控制也非常重要。
随着科学技术不断发展，振动控制技术的应用范围也在不断扩大。
本文将介绍振动控制的基本原理和常见方法。
1. 振动的产生和分类振动是由于物体受外力作用，产生的一种周期性的机械运动。
振动可以分为强迫振动、自由振动和阻尼振动。
强迫振动是指物体受到一个与其自然振动频率相同的外力作用而产生的振动。
自由振动是指物体在没有外力作用下的振动。
阻尼振动是指振动系统受到一定阻尼作用而产生的振动。
2. 振动控制的基本原理振动控制的基本原理是通过对振动系统施加控制力或控制电信号来减少或消除其振动。
通过调节控制系统的参数，可以将振动系统转化为一个能够稳定运行或减小振幅的系统。
振动控制的成功与否取决于控制系统的设定以及人工干预。
3. 常见的振动控制方法（1）主动振动控制主动振动控制是指通过控制原件对振动进行实时控制。
主动振动控制可以分为开环控制和闭环控制两种。
开环控制指的是将控制量传递给执行机构，而闭环控制则是将执行机构的反馈信息传递回去。
主动振动控制最大的优点是响应速度快、控制精度高，但缺点是成本较高。
被动振动控制是指通过给振动系统增加一些被动装置来控制振动。
常见的被动装置包括质量阻尼器和弹簧减振器。
被动振动控制的优点是成本低，但缺点是对控制系统的响应速度和控制精度要求较高。
半主动振动控制是指将主动振动控制和被动振动控制两种方式结合起来。
通过改变控制系统的参数，可以实现被动振动控制和主动振动控制的转换。
半主动振动控制的优点是响应速度与成本之间的平衡，适用性广泛。
智能振动控制是指将人工智能技术应用于振动控制领域。
通过采集和分析振动信号，实现自适应控制和优化控制。
智能振动控制的优点是智能化程度高，可实现自我学习、自适应控制等功能。
4. 振动控制的应用领域振动控制的应用领域非常广泛，包括航空航天、汽车工业、机械制造、建筑工程、电子通信等。
振动的控制
振动的控制1.振动振动是一种常见的运动形式。
一般是指物体沿直线或曲线并经过其平衡位所作的来回反复的机械振动形式。
从广义上讲，任何一个物理量在其某个定值附近作反复变化，都可以称为振动。
例如交变电磁场中的电场强度、磁场强度，交流电中的电流强度、电压等。
在这里，只讨论机械振动。
物体在不受外力作用而且阻尼力又可忽略的情况下的振动称为自由振动;因受到阻尼力而逐步衰减以至消失的振动称阻尼振动;如又受到其他外力作用而被迫进行的振动则称为强迫振动。
振动的周期具有一定规律的振动称之为周期性振动;反这称之为无规振动或随机振动。
在各种振动中，最简单也是最基本的振动形式是无阻尼的自由振动，又称简谐振动，其运动规律在数学上可用正弦(或余弦)函数来描述。
它运动方程为：X=Acosωt，式中A表示振幅，ω表示振动频率。
其他形式的振动，通过适当变换后，仍可用此基本形式来分析它们的运动持性。
2.生产性振动的主要起因就振动的起因来讲，振动总是由于存在外力或内力的激励而产生。
一般来讲，由周期性外力激励引起的振动是最常见的起因。
在生产环境中，运转着的机械设备。
由于机械部件之间有力的存在，因而总是会产生振动的。
机械部件的运动形式不同，产生振动的直接起因也不同。
在旋转机械中引起振动的主要起因有以下几个方面：①不平衡。
当一个旋转部件各部分质量分布相对于旋转中心线不对称时，质量中心即与旋转中心不重合产生不平衡。
在旋转时，这种不平衡质量产生的离心力可引起振动。
②不同心。
这主要发生在支承轴的轴承座和轴的不严格同心，两轴联结时两者不处在同一轴线上等原因造成的不同心偏差。
这种不同心也可产生振动。
③松动。
松动是指约束力的松驰现象。
如轴承由于磨损或其他原因引起轴承和轴间松动，紧固件松动等，都可以造成约束力的松驰。
一般情况下，松动总会引起严重的振动。
当机械设备中运动部件是以直线形式作反复运动时，如锻压、冲压机床和风镐、冲击钻等，在此类机械设备中，周期性的激振力是产生振动的主要起因。
简述振动控制原理和技术
振动控制原理和技术振动控制原理和技术是一种用于减少或控制物体振动的方法和技术，广泛应用于机械工程、建筑结构、航空航天、汽车工程等领域。
其基本原理是通过采取措施来减少或抑制振动的能量传递或振动的幅值，以达到减少振动对系统性能和结构完整性的影响的目的。
振动控制技术的基本原理包括主动控制、被动控制和半主动控制三种方式。
主动控制：主动控制是指通过激励和反馈控制来产生与振动相反的力或力矩，以抑制振动。
主动控制系统通常由传感器、控制器和执行器组成。
传感器用于测量振动信号，控制器根据测量结果计算并输出控制指令，执行器根据控制指令产生相应的力或力矩，从而实现振动抑制。
主动控制技术具有响应速度快、可调节性强的优点，适用于对振动进行精确控制的应用场景。
被动控制：被动控制是指通过添加阻尼器、弹簧等被动元件来吸收或分散振动能量，从而减少振动的幅值。
被动控制技术通常采用传统的机械或材料手段，例如减震器、隔振垫等。
这些被动元件能够消耗振动能量，减小振动的传递路径或改变结构的固有频率，从而实现振动控制。
被动控制技术简单可靠，成本相对较低，适用于一些振动幅值较小的应用场景。
半主动控制：半主动控制是主动控制和被动控制的结合，通过调节控制器中的参数或改变元件的特性来实现振动控制。
半主动控制技术可以根据振动的特征和控制要求动态调整控制参数，以适应不同工况下的振动抑制需求。
常见的半主动控制技术包括可调阻尼器、液体阻尼器等。
在振动控制技术中，还存在一些常用的方法和技术手段，包括模态分析、频域分析、时域分析、最优控制等。
这些方法和手段可以用于振动系统的建模和分析，通过对振动系统的特性进行分析，选择合适的控制策略和参数，从而实现振动的减小或控制。
综上所述，振动控制原理和技术通过采取不同的控制策略和措施，减少或抑制振动对系统性能和结构完整性的影响。
无论是主动控制、被动控制还是半主动控制，都旨在提高系统的稳定性、减小振动幅值、延长系统的使用寿命，为各个领域的工程应用提供更加可靠和安全的解决方案。
振动主动控制及应用
振动主动控制及应用振动主动控制是指通过施加外部力或扭矩来减少或抑制机械系统或结构体的振动。
这种方法主要通过引入能量来抵消振动系统的能量损失，从而有效地控制振动，改善系统的稳定性和性能。
振动主动控制主要应用于以下几个方面：第一，机械系统的振动控制。
机械系统的振动控制是指通过施加与振动方向相反的力或扭矩来抵消振动系统的振动。
这种方法可以有效地减小机械系统的振动幅度，提高机械系统的稳定性和性能。
例如，在船舶上安装振动控制装置可以减小船舶在大海上的振动，从而提高船舶的航行稳定性和舒适度。
第二，建筑结构的振动控制。
建筑结构的振动控制是指通过施加与结构体振动方向相反的力或扭矩来减小结构体的振动。
这种方法可以有效地减小建筑结构的振动幅度，提高建筑结构的稳定性和安全性。
例如，在高层建筑中安装振动控制装置可以减小建筑结构因地震、风力等外界因素引起的振动幅度，从而提高建筑结构的抗震能力和安全性。
第三，车辆及交通工具的振动控制。
车辆及交通工具的振动控制是指通过施加与车辆振动方向相反的力或扭矩来减小车辆的振动。
这种方法可以有效地提高车辆的稳定性和行驶舒适度。
例如，在汽车中安装振动控制装置可以减小车辆因不平路面、车轮不平衡等因素引起的振动幅度，从而提高乘坐的舒适度和驾驶的稳定性。
第四，航空航天系统的振动控制。
航空航天系统的振动控制是指通过施加与系统振动方向相反的力或扭矩来减小航空航天系统的振动。
这种方法可以有效地提高航空航天系统的稳定性和性能。
例如，在飞机中安装振动控制装置可以减小飞机因气流、发动机振动等因素引起的振动幅度，从而提高飞机的飞行稳定性和乘客的舒适度。
振动主动控制的应用主要有以下几个方面：第一，智能建筑。
智能建筑是指通过引入先进的技术手段对建筑进行控制和管理，实现建筑与居住者之间的信息交流和能量交流。
在智能建筑中，振动主动控制技术可以用于减小建筑结构的振动幅度，提高建筑的稳定性和安全性，从而提供一个更加舒适和安全的居住环境。
震动控制技术的主要原理
震动控制技术的主要原理
震动控制技术主要基于以下原理：
1.反馈控制：震动控制系统会通过传感器将振动信号转化为电信号，并将其反馈给控制器。
控制器会根据反馈的振动信息与设定的参考信号进行比较，然后通过调节控制器输出的控制信号来减小振动幅度。
反馈控制可以实时地调整控制量，以快速减小或消除振动。
2.负反馈控制：负反馈控制是一种常见的控制策略，其原理是通过将控制器输出信号与振动信号进行比较，并根据比较结果调整控制器输出，使振动信号减小。
负反馈控制可以通过调整控制器增益来改变系统响应，以适应不同的振动条件。
3.主动控制：主动控制是一种主动干预系统振动的控制策略。
主动控制系统使用主动振动控制器，可以通过传感器检测到振动信号，并通过激励器或执行器产生反向的激励力以抵消振动力。
主动控制可以实时调整激励力的大小和方向，以实现更精确的振动控制。
4.模态控制：模态控制是一种基于系统的模态响应特性设计的控制策略。
它通过分析系统的自然模态，确定系统的振动特性，并设计相应的控制器来抑制或减小系统的振动。
模态控制可以根据系统动态特性进行精确的振动抑制，并同时考虑系统的结构特性和控制器设计。
综上所述，震动控制技术主要基于反馈控制、负反馈控制、主动控制和模态控制等原理来减小或消除系统的振动。
不同的控制策略可以根据应用的具体需求来选择和设计。
工程力学中的振动控制方法有哪些？
工程力学中的振动控制方法有哪些？在工程领域中，振动现象是一个常见且重要的问题。
过度的振动可能会导致结构的疲劳破坏、降低设备的精度和可靠性、产生噪音等不良影响。
因此，研究和应用有效的振动控制方法对于保障工程结构和设备的安全稳定运行具有至关重要的意义。
一、被动振动控制被动振动控制是指不需要外部能源输入，依靠自身的结构特性来减少振动的方法。
常见的被动振动控制技术包括以下几种：1、阻尼减振阻尼是指系统在振动过程中能量耗散的能力。
通过在结构中增加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量而耗散掉，从而有效地降低振动幅度。
2、质量调谐减振质量调谐减振器是一种利用质量和弹簧组成的振动系统，通过调整其固有频率与主结构的振动频率接近，从而实现对主结构振动的抑制。
常见的有调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）。
3、隔振隔振是通过在振源和被保护对象之间插入弹性元件或阻尼元件，来减少振动的传递。
例如，在机械设备的底座安装隔振垫，可以有效地隔离设备产生的振动向基础的传递。
二、主动振动控制主动振动控制则需要外部能源输入，并通过传感器监测振动状态，控制器计算控制策略，执行器施加控制作用来实现振动的抑制。
1、主动质量阻尼（AMD）AMD 系统由传感器、控制器、作动器和质量块组成。
传感器检测结构的振动响应，控制器根据检测到的信号计算出所需的控制力，作动器将控制力施加到质量块上，从而产生与结构振动相反的力，达到减振的目的。
2、主动杆主动杆是一种可以主动施加轴向力的元件。
通过实时调整杆的长度或内部的压力，来改变结构的刚度和阻尼特性，实现振动控制。
3、压电陶瓷作动器压电陶瓷具有在电场作用下产生变形的特性。
利用这一特性，将压电陶瓷片粘贴在结构表面，通过施加电压来改变结构的振动特性。
三、半主动振动控制半主动振动控制介于被动控制和主动控制之间，它不需要持续的外部能源输入，但可以根据结构的振动状态实时调整自身的参数，以达到较好的振动控制效果。
机械系统的振动控制与消除
机械系统的振动控制与消除引言振动是机械系统中常见的现象，它不仅会对机械系统的性能造成负面影响，还可能导致机械设备的损坏和事故的发生。
因此，振动控制与消除是机械工程中重要的研究领域。
本文将以机械系统的振动控制与消除为主题，探讨振动的产生机理、振动控制的方法以及振动消除的技术。
1. 振动的产生机理机械系统的振动是由力的不平衡或不对称引起的。
例如，当旋转设备的转子存在偏心或质量不平衡时，就会产生振动。
此外，机械设备的运动也会引起振动，例如机械零件之间的相对运动和结构的共振。
振动的产生机理可以归结为两个方面：外力激振和自激振动。
外力激振是指机械系统从外部环境中受到激励力，例如风力、地震力等。
自激振动是指机械系统自身的特性引起的振动，例如共振现象。
机械系统的振动往往是外力激振和自激振动的综合结果。
2. 振动控制的方法振动控制的目标是减少或消除机械系统的振动，以提高机械设备的性能和可靠性。
振动控制的方法可以分为被动控制和主动控制两种。
被动控制是通过改变机械系统的结构和材料来实现的。
例如，在机械系统中加入阻尼器、吸振材料等可以减少振动的能量传输。
此外，通过优化机械系统的结构设计，可以降低共振频率，实现振动控制。
主动控制是利用传感器和控制器对机械系统的振动进行实时监测和控制。
通过采集振动信号并根据设定的控制算法进行反馈控制，可以实时调整机械系统的参数，减小振动幅值。
主动控制具有快速响应、高精度和自适应性等优点，广泛应用于精密机械和高速运动设备中。
3. 振动消除的技术振动消除是指通过采取一系列措施来降低机械系统振动的幅值和频率，从而达到消除振动的目的。
振动消除的技术包括结构优化、控制算法优化和振动补偿等。
结构优化是通过改变机械系统的结构设计来降低振动。
例如，在设计过程中考虑合适的支撑结构和吸振材料，可以改变机械系统的固有频率和振动模态，降低振动的幅值。
控制算法优化是通过研究和改进控制算法，改善振动控制效果。
例如，将传统的PID控制算法与自适应控制算法相结合，可以根据振动信号的变化实时调整控制参数，提高振动控制的性能。
结构工程振动控制
结构工程振动控制振动是结构工程中一个重要的问题，当结构受到外力或内力作用时，会产生振动。
振动不仅会影响结构的稳定性和安全性，还会给人们的生活和工作带来很多不便。
因此，进行结构工程振动控制成为了当务之急。
本文将介绍几种常见的结构工程振动控制方法。
一、主动振动控制主动振动控制是一种通过主动力来控制结构振动的方法。
其基本原理是根据结构的振动响应，通过控制力的大小和作用时间来改变结构的振动状态。
常见的主动振动控制方法包括电液伺服振动控制和电液积分振动控制等。
电液伺服振动控制是通过电液伺服阀和液压缸等装置来实现的。
通过对液压缸内压力的控制，可以改变液压缸的长度，从而实现对结构振动的控制。
而电液积分振动控制则是通过控制液压缸的进油口和出油口的流量来实现的。
这两种方法都需要通过传感器对结构的振动进行实时监测，并根据监测结果进行相应的控制。
二、被动振动控制被动振动控制是一种通过添加阻尼器、隔振器等装置来消耗结构振动能量的方法。
其基本原理是通过增加结构的阻尼，降低结构的振动幅值和频率。
常见的被动振动控制方法包括阻尼器振动控制和隔振器振动控制等。
阻尼器振动控制是通过在结构中添加阻尼器来实现的。
阻尼器可以分为粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和液体阻尼器等。
当结构发生振动时，阻尼器会吸收振动能量，并将其转化为热能，从而使结构振动幅值减小。
而隔振器振动控制则是通过在结构与地基之间添加隔振器，将结构的振动能量转移到隔振器上，从而减小对地基的振动传递。
三、半主动振动控制半主动振动控制是一种综合了主动振动控制和被动振动控制的方法。
其基本原理是通过结合主动力和阻尼装置来控制结构的振动。
常见的半主动振动控制方法包括液流能控制和磁流变控制等。
液流能控制是通过调节液压缸内的液体流量来实现的。
当结构发生振动时，液流能控制系统会根据传感器监测到的振动信号，调节液压缸内的液体流量，从而改变结构的振动状态。
磁流变控制则是利用磁流变材料的特性。
当结构发生振动时，磁流变材料会产生相应的阻尼力，从而降低结构的振动幅值。
防微振动控制标准
防微振动控制标准一、振动源识别为了有效地控制振动，首先需要识别振动源。
通过对设备、机器、工艺流程等进行详细分析，确定主要振动源，了解其产生振动的机理和规律。
二、振动测量1. 选择合适的振动测量方法和仪器，以便准确地获取振动数据。
测量方法可包括加速度计、速度计、位移计等。
2. 在关键位置设置测量点，确保能够捕捉到显著的振动。
3. 定期进行振动测量，收集数据，为后续分析提供依据。
三、振动阈值设定1. 根据设备、机器、工艺流程等实际情况，设定合理的振动阈值。
2. 振动阈值应考虑到设备的容许振动范围，以确保设备在正常工作时不会受到损害。
3. 针对不同的振动源，应分别设定相应的振动阈值。
四、振动控制方法1. 根据振动源和测量结果，选择合适的振动控制方法。
例如，改变设备的支撑方式、优化机器的运行参数、改进工艺流程等。
2. 对于不同的控制方法，应评估其有效性并进行改进。
3. 在实施控制措施后，进行振动测量以验证控制效果。
五、振动测试与验证1. 在采取控制措施后，应进行振动测试以验证控制效果是否达到预期。
2. 选择合适的测试方法和仪器，确保测试结果的准确性。
3. 分析测试结果，对于未达到预期效果的控制措施进行改进。
六、维护与检修1. 定期对测量仪器和设备进行维护和检修，以确保其正常运行。
2. 对关键设备和机器进行定期检查和维护，防止因设备故障导致振动增大。
3. 及时处理故障和异常情况，防止其对设备和机器造成损害。
七、人员培训1. 对负责振动测量和控制的员工进行专业培训，提高其对振动控制的理解和技能。
2. 培训员工正确使用测量仪器和设备，确保数据的准确性。
3. 提高员工对振动控制措施的认识和实施能力。
八、记录与分析1. 记录每次振动测量和控制的详细数据，包括测量点位置、测量时间、设备状态等。
2. 对记录的数据进行分析，以识别振动变化的规律和趋势。
这有助于预测未来的振动情况并制定相应的控制策略。
3. 定期对振动控制效果进行评估，总结经验教训，持续改进企业的防微振动控制标准。
工程力学中的振动控制技术有哪些？
工程力学中的振动控制技术有哪些？在工程领域中，振动是一种常见但又往往需要加以控制的现象。
无论是大型的机械结构，如桥梁、高层建筑，还是精密的仪器设备，如光刻机、航天器，振动都可能带来诸多不利影响，如降低结构的稳定性、影响设备的精度和可靠性、产生噪音甚至导致结构的疲劳破坏。
因此，振动控制技术在工程力学中具有至关重要的地位。
首先，被动振动控制技术是较为常见且应用广泛的一类方法。
其中，阻尼减振技术是典型代表。
通过在结构中添加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量耗散掉，从而有效地减小振动幅度。
例如，在桥梁结构中，常常在连接处安装阻尼器来减少车辆通过时引起的振动。
质量调谐减振技术也是被动控制中的重要手段。
通过在主结构上附加一个质量块，并调整其质量和位置，使其与主结构的振动频率达到一定的匹配关系，从而实现减振效果。
这种技术在高层建筑和大型机械结构中常有应用。
此外，隔振技术也是一种有效的被动控制方法。
常见的隔振元件有橡胶隔振器、弹簧隔振器等。
将需要保护的设备或结构安装在隔振器上，可以阻断振动的传递路径，从而减少振动对其的影响。
比如，在一些精密仪器的安装中，常常采用隔振平台来隔离外界环境的振动干扰。
主动振动控制技术则是一种更加先进和有效的控制手段。
主动控制技术通常需要外部能源输入，并通过传感器实时监测结构的振动状态，控制器根据监测到的信息计算出控制策略，最后由作动器施加相应的控制力来抑制振动。
其中，主动质量阻尼（AMD）系统是一种常见的主动控制技术。
它通过作动器驱动质量块产生与结构振动相反的力，从而达到减振的目的。
这种技术在高层建筑和大跨度桥梁的风振控制中表现出色。
主动拉索控制技术在桥梁和大跨度空间结构中也有广泛应用。
通过调节拉索的张力，改变结构的刚度分布，从而控制振动。
半主动振动控制技术结合了被动控制和主动控制的特点，具有能耗低、可靠性高的优点。
磁流变阻尼器和电流变阻尼器是半主动控制中常用的元件。
动力学与控制振动控制简介
04/16/2015
14
线性系统控制模型 • 控制系统
{f (t)}
{ua} 作动器 {ya} {uo} 受控对象 {yo} {us} 测量系统 {ys}
{yc} 控制器 {uc}
线性系统控制模型
受控对象 {xo} [ Ao ]{xo} [Bo ]{uo} [Bf ]{ f } {yo} [Co ]{xo} [Do ]{uo}
6
1
振动控制的概念
结构修改 通过修改受控对象的动力学特性参数使其振动满足 预定的要求，不需附加任何子系统 。
• 被动控制与主动控制 按照控制的能源需求情况来划分，可以分成无源控 制(被动控制)和有源控制(主动控制)两类。 被动控制不需要外界能源，控制装置的结构较为简 单，易于实现，经济性与可靠性较好，在许多场合 下控制效果满意，已经在工程中得到广泛应用。但 是被动控制的局限性也很明显，难以满足越来越高 的工程要求。
作动器 {xa} [ Aa ]{xa} [Ba ]{ua} {ya} [Ca ]{xa}
连接条件
{ya} {uo}, {yo} {us}, {ys} {uc}, {yc} {ua}.
04/16/2015
线性系统控制模型
系统状态方程
x a xx os x c
04/16/2015
复旦大学力学与工程科学系
22
可控性与可观性
可观性 状态量的改变能否通过输出量来反映出来，称为可 观性。 例：对于方程
x1 x2
1 0
0 2
x1 x2
0 1u
(t
)
y 1
震动控制的分类
震动控制的分类
震动控制是一种重要的技术，它可以有效地减少或消除物体在振动时所产生的不良影响。
根据所使用的控制方法和应用领域，震动控制可以分为以下几类：
1.有源振动控制
有源振动控制是指通过主动干预物体的振动状态来实现控制。
其主要原理是在物体上安装传感器，测量其振动状态，并将数据反馈给控制器进行处理。
然后，通过激励器或执行器对物体施加反向力或位移，以消除或减少其振动。
2.无源振动控制
无源振动控制是指通过改变物体结构或材料来实现控制。
其主要原理是利用材料的特性来吸收、散射或反射振动能量，从而减少或消除物体的振动。
3.半主动振动控制
半主动振动控制是一种介于有源和无源之间的方法。
它利用电磁、压
电等效应来调节阻尼器、弹簧等机械元件的刚度和阻尼，从而实现对物体振动的调节。
4.被动振动控制
被动振动控制是指通过改变物体的质量分布或刚度来实现控制。
其主要原理是利用物体自身的惯性、弹性等特性来消耗、减弱或反射振动能量，从而减少或消除物体的振动。
5.混合振动控制
混合振动控制是指将上述不同类型的震动控制方法进行组合，以实现更加有效的控制。
例如，可以将有源和无源方法结合起来，利用有源方法调节无源材料的特性，以达到更好的效果。
总之，震动控制是一项重要的技术，在工业、交通、建筑等领域都有广泛应用。
不同类型的震动控制方法各具特点，在选择时需要根据具体情况进行综合考虑。
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3、振动的主动控制
主动控制的基本原理 a 调节谐振点进行避振 b施加反向作用力进行减振和隔振 c调节阻尼大小进行隔振，由控制系统的执行机构 产生阻尼力，吸收能量，尤其在共振区加大阻尼。
3、振动的主动控制
系统受强迫激励时的主动控制 c 组成如图 由m，k，c组成的振动系统为减 小振动按装了主动控制系统，形 成了闭环负反馈 控制力模型1 f (t ) kx(t ) cx (t ) 运动方程 (t ) cx (t ) kx(t ) F (t ) f (t ) m x 即
1、振源抑制
如何抑制？
首先判断振源 方法一：通过实测振动系统的振动响应，分析其主要 频率成分，具有与此频率相同的激振力可能就是振源。 方法二：对响应信号和可能的机理信号进行相关分析， 特别适合于具有一定随机激励性质的系统。
2、阻尼处理的应用
像梁和板一类的构件，理论上是无限多自由度 系统，存在无限多个谐振点，如果承受宽频带 随机振动，可能激励起许多谐振。因此进行阻 尼处理，控制谐振。
振动控制
Control of Vibration
1、振源抑制
抑制振源是消除或减小振动的最直接方法。 典型振源 a工作载荷的波动(冲床、锻床) b不平衡的往复质量(发动机、活塞压缩机的往复 运动部件) c旋转质量的不平衡（汽轮机、电机转子） d设计安装缺陷或故障引起的振动（齿轮传动的 断齿）
3、振动的主动控制
控制力模型2 运动方程 取拉氏变换
(t ) cx (t ) kx(t ) F (t ) K x(t )dt m x
0 tห้องสมุดไป่ตู้
（5.3-11） （5.3-12）
（5.3-13） （5.3-14）
f (t ) K x(t )dt
0
t
H ( )
F
A
B
E
（5.3-8） （5.3-9）
(t ) (c c) x (t ) (k k ) x(t ) F (t ) （5.3-10） m x 加入主动控制系统后，系统的阻尼系数与刚度系数都增 大。阻尼增加，则耗散增加，从而抑制振动，刚度增加， 若设计合理，有效避开共振也能抑制振动。
2.采用合理的结构 3.预紧装配
8
改变截面形状以增大惯性矩
9
改变支撑方式
10
加强筋
11
j K jk 2c j 3m
x(t ) 幅频特性
当
0
( K 2c) 2 2 (k 2 m) 2 时， H () 0
H ( )
因此这种主动减振系统具有很强的抑制超低频振动的 能力。
提高机械零件的刚度的措施
1.选取不同弹性模量的材料