主动振动控制技术的发展和应用
振动控制技术现状与进展
振动控制技术现状与进展摘要：由于在第二次世界大战中，战斗机和其他军事设施因震动而引起的注意，为了更有效地模拟产品的真实振动环境，验证产品的可靠性，引进了振动试验，随着现代科学技术的发展，振动试验在生产中发挥着越来越重要的作用，振动试验系统主要由振动器、控制器组成，几十年来，为了更准确地模拟真实的振动环境，激励器变得越来越复杂，一个问题出现了如何精确控制励磁机，使励磁机产生的振动信号与试验中要求的信号相匹配。
关键词：振动控制；技术现状；进展；前言：振动控制系统可处理的振荡频率范围，即频带，主要由系统自身刚度决定。
刚度与系统自然频率成正比，刚度降低自然频率，从而扩大了系统可以控制的振荡频率范围，进一步降低了振动的负面影响。
一、振动控制技术现状与进展1.振动设备。
机械振动台主要有一个不平衡的部件和凸轮类型。
不平衡重块是一种离心力，由不对称的质量旋转产生，以刺激桌子振动，激发力与不平衡力矩和扭矩的平方成正比。
这种振动平台可以产生正弦振动，其结构既简单又便宜，但只能在5赫兹1100赫兹范围内工作，最大移动距离为6毫米峰，最大加速度为10克，不能产生随机波动。
凸轮振动器移动的部分取决于凸轮的偏心度和曲轴的长度，兴奋力随移动部分的质量而变化。
这个低频场的振动平台，当激发力很大的时候，会产生很大的波动，比如100毫米。
而上面的频率限制在20赫兹左右。
最大加速度约为3 g，加速度大。
由于其特性的限制，机械振动器主要适用于要求较低的领域。
电动振动器是一种设备，目前广泛用于测试振动。
它的工作原理是电磁感应设计，当导体受到持续磁场中的力时，当导体通过交替振动电流时。
振动线圈位于高磁感应的真空中，需要信号发生器或振动控制器的振荡信号，在功率放大器放大到激磁线圈后，振动线圈产生所需的振动形式。
电动振动器范围广泛，小型振动平台0 Hz 1 10 khz范围，大振动平台0 Hz - 2 khz范围;广泛的动态范围，容易实现自动或手动控制;加速波的形状很好，适合随机波的形成。
振动控制-主动、半主动
目录0．前言 (1)0．1 结构振动控制研究与应用概况 (1)1．结构振动主动控制、半主动控制 (2)2．结构振动控制分类 (3)3．各类控制系统构造及性能 (4)3．1 结构振动主动控制概述 (4)3．1．1 主动控制控制原理 (5)3．1．2 加力方式及加力位置 (7)3．1．3 控制装置 (8)3．2 结构振动半主动控制概述 (8)4．结构振动主动控制、半主动控制算法 (11)4．1 主动控制算法 (12)4．1．2 几种算法的简单介绍 (13)4．2 半主动控制算法 (21)4．3 智能控制算法 (22)5．结构主动、半主动控制系统分析方法及设计方法 (24)5．1 主动控制系统的最优控制力设计与分析 (25)5．1．1 主动控制系统的最优控制力设计 (25)5．1．2 主动最优控制力和受控反应特征分析 (26)5．2 结构主动变阻尼和智能阻尼控制系统的最优控制力设计与分析 (30)5．2．1半主动最优控制力设计 (31)5．2．2系统反应分析 (36)5．3 结构主动变刚度控制系统的最优控制力设计与分析 (37)5．3．1主动变刚度最优控制力设计 (37)5．3．2系统反应分析 (40)6．结构振动主动控制、半主动控制系统的工程应用 (41)6．1 AMD控制系统的工程应用 (41)6．2 结构主动变刚度控制系统的工程应用 (41)6．3 结构主动变阻尼控制系统的工程应用 (42)6．4 其他结构振动控制系统的工程应用 (42)7．研究展望 (43)7．1 结构振动主动控制、半主动控制的研究与发展方向 (43)7．2 结构振动控制的有待研究的问题 (43)8．结语 (43)参考文献 (44)主动控制、半主动控制综述0．前言0．1 结构振动控制研究与应用概况结构振动控制技术与传统的依靠结构自身强度、刚度和延性来抵抗地震作用的做法不同，通过在结构中安装各种控制装置，从而达到减小结构地震反应、保障结构地震安全的目的。
振动主动控制技术的研究与发展趋势
传感器 、 动 器 在 智 能 结 构 中 的优 化 配 置 问 作
题是智能结构设计 的一个重要环节， 必须借助适
当 的优化 计 算 方法 来 完 成 。 由于 问题 的 特 殊性 ，
传感器 、 作动器优化计算通常涉及离散优化问题。 随机搜索技术 ， 如模拟退火技术和遗传基 因算法， 是处理离散优化 问题 的一种有效算法 ， 特别适合 大型 空间结 构 的传感 器 、 动 器 的优 化配 置 计算 。 作 遗传基 因法是 又一种有效 的离散随机 寻优算法 ， 已 有 Ｏ ａａ Ｒ ｏ 用 于解 决 主 动 结 构 系统 中作 ｎｄ和 ａ等
维普资讯
振动 主动控 制 技 术 的研 究与发展趋 势
蔺玉辉 靳 晓雄 肖 勇 （ 同济大学）
【 摘要】 对目 前振动主 动控制技术的 研究现状作了简要评述， 介绍了主动控制技术中常 用传感器和作
动器 以及其应用情况 ， 阐述 了振 动主动控 制中主要控制 方法和策 略及 应用 中存 在的问题 ， 并提 出 了振动 主动控 制技术 的发展趋势 。
【 主题词】 振动控制 传感器
汽车
主动 控制 技术 在振 动控 制领 域 内的 应用 主要 有 ３个方 面 ：主 动 振 动控 制 （ Ｖ （ 械振 动控 Ａ Ｃ） 机 制 ）主动 液 压 滤 波 （ Ｈ ） 管 内流 体 振 荡 控 制 ） 、 Ａ Ｆ （ 和 主动噪 声控 制 （ Ｎ ） 空气 声振荡 控 制 ） Ｖ Ａ Ｃ（ 。Ａ Ｃ 又 可分为 主动 或半 主动 吸振 控 制 、 隔振 控 制 、 阻振 控制 和消 振控制 等 。 主动 控制 系统 由被 动悬 置 、 动器 、 感 器 和 作 传 控制 装置 组成 。被 动悬置 用 于在 作 动 器不 起 作用 时支 撑发 动机 ； 作动 器用 于提 供 大小 合 理 、 反应 灵
振动主动控制技术应用现状与研究进展综述
步求解结构振动最优控制输入 ， 在振 动主动控制领域应 用 比 和测量信号 比较确定时 ， 采用最优算法设计 控制器可 以较 容易
较普遍 。当被控对象结构参 数模 型可 以被精确 建模 ， 并且 激励 地取得控制效果 。由于舰船隔振 控制系统建模 复杂 ， 建立 其精 确 的系统模型存在一些 困难 ， 国内外学 者对 采用最优控 制算法
系 统 特性 进行 预 知 ， 且 性 能 比较 稳 定 ， 这 就 限 制 了 自适 应 滤 波 算法的应用 。 ２ ． ３ 模 糊 控 制算 法
传感器采集 的振动信号 ， 结合控制 算法计算 出发送 到作动器 的
信号 ， 产生一个反相 振动 以抵 消剩余 振动 ， 从而 进一 步减小 振
１ 振 动 主 动 控 制 技 术 的 应 用 现 状
主 动 控 制 即是 在 被 控 对 象 系 统 中增 加 作 动 器 ， 通 过控制算 法 来 调 节 作 动 器 的输 出 ， 使 作 动器 的 输 出与 被 控 设 备 的 振 动 相 抵消 ， 从 而 达 到 减 振 的 目的 ， 可 以对 低 频 振 动 有 较 强 的 跟 踪 消
应 用 现状 ， 介绍 了控 制算 法的 研究 进展 ， 并 对 舰船 振动 主动控 制技 术未 来 的发 展 前景 进行 了展望 。
关键 词 ： 舰船； 振动； 主动控 制技 术 ； 控制算 法
０ 引言
舰船机械设备振动噪声 一直 是船舶界研究 的难点 与重 点 ， 机械设备的振 动噪声一方 面会显 著降低设备本身 的使用 寿命 ， 另一方面也会影响操 作人 员的正 常工作 ， 降低 航行 的舒适 性 ， 最重要的是机 械设 备 振动 噪声 过 大会 降低舰 船 的战 斗性 能 。 舰船将振动噪声通过船体辐射至水下 ， 这会 使敌人在很 远的地 方通过声接收设备就能发现舰船 ， 从而暴 露 目标 ］ 。在舰船设 备振动控 制 领域 中， 目前 研究 最 多 的 即是 振 动 主 动控 制技 术Ｉ ２ ］ 。本 文将针对舰船振动主动控制 技术 ， 综述舰船 振动主动
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。
振动控制技术原理及其应用
振动控制技术原理及其应用在日常生活中，我们经常会遇到许多振动的场景，比如车辆行驶时的颠簸和震动，飞机在空中的震动和抖动等等。
这些都是由振动引起的，如果振动控制不好，会对设备的稳定性和安全性产生很大的影响。
因此，振动控制技术的研究和应用具有重要的意义。
振动控制技术的原理振动控制技术的原理主要包括几种方法：主动控制、被动控制和半主动控制。
主动控制是指通过激励与反馈系统实现力的控制，从而改变系统的振动特性。
这种方法在实际应用中用得最多，可提高振动控制的准确性和灵活性。
被动控制是指在系统中安装缓冲器、阻尼器等装置，利用其阻碍或吸收能量的性质来减小振动。
这种方法实现简单，但控制效果并不十分明显。
半主动控制是指结合主动控制和被动控制的方法。
通过某种能量转换装置，将被动装置所吸收的能量部分以较小功率反馈给系统，从而实现能量的控制。
振动控制技术的应用振动控制技术在许多工业领域中都有广泛的应用，主要包括机械制造、交通运输、建筑工程和航空航天等。
在机械制造领域，振动控制技术可以用于检测和控制机械设备的振动情况，从而提高生产效率和安全性。
例如，在车间制造过程中，加工机床的准确度可以通过振动控制技术大大提高，确保产品出厂质量。
在交通运输领域，振动控制技术可以用于减少汽车和飞机在行驶过程中的颠簸和震动。
例如，汽车的悬挂系统和飞机的飞行控制系统都使用了振动控制技术，以提高其稳定性和安全性。
在建筑工程领域，振动控制技术可以用于减少建筑物在地震、风等自然灾害中的震动。
例如，大桥、高楼等建筑物在设计中加入了振动控制装置，确保其在强烈震动环境中的稳定性和安全性。
在航空航天领域，振动控制技术可以用于减少飞行器在空中的抖动和震动，并提高其空气动力学性能。
例如，飞机的飞行控制系统、结构材料与结构处理等方面都使用了振动控制技术。
总结振动控制技术是一个涵盖范围非常广的技术领域，其应用前景非常广阔。
在实践中，我们需要根据需要选择合适的振动控制方法和技术装置，并且不断探索新的技术手段，以满足不同领域的振动控制需求，为社会和人类发展做出更大的贡献。
机械振动控制技术的研究现状
机械振动控制技术的研究现状机械振动是生活与工业生产中不可避免的现象，它的存在会带来噪音、能量损失、部件磨损、甚至设备的破坏等诸多问题。
因此，研究机械振动控制技术是提高设备运行效率、延长使用寿命的必要途径。
目前，针对机械振动控制的研究主要集中在以下几个方面。
一、传统的振动控制技术传统的振动控制技术主要包括两种：阻尼控制和质量控制。
阻尼控制的基本思想是通过给振动系统添加一定的阻尼来抑制振动。
常用的阻尼方式有液体阻尼器、摩擦阻尼器等。
质量控制则是通过增加振动系统的质量来降低振动级别。
这种方法虽然简单易行，但是却容易在机械系统中诱发更多的振动模态，导致更严重的振动问题。
二、主动振动控制技术主动振动控制技术是指通过加入某种主动控制电磁力、压电陶瓷等能够主动控制振动力或变形的元件来抑制系统振动。
其中，压电陶瓷的应用尤为广泛。
它通过在机械系统中添加压电片，在外加电场的作用下形成力矩和力向，从而抑制振动。
主动振动控制技术的优点在于可以针对具体的机械系统进行优化，适应性强。
而缺点则是成本较高、需要复杂的控制系统等。
三、半主动振动控制技术半主动振动控制技术则是传统振动控制和主动振动控制技术的优秀结合。
通过在机械系统中添加可控减振器等半主动元件，实现以控制器为核心的反馈控制系统的设计和实现。
它既可以在控制器的作用下实现主动振动控制，也可以实现调节阻尼的目的。
该技术能够适应振动频率的变化，能够克服传统振动控制技术不适应振动频率的缺陷，同时又避免了主动振动控制技术成本过高的问题。
四、基于神经网络的振动控制技术基于神经网络的振动控制技术是指通过人工神经网络建模，并将其应用于控制领域。
在应用中，该技术不需要系统的传统精确数学模型，具有并行计算和快速反应的特点。
由于神经网络具有良好的适应性和自学习能力，它可以对复杂的系统进行预测和故障诊断，并实现自适应控制和优化控制等功能。
然而，该技术的应用还面临着训练数据的获取、网络结构的设计等难题。
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。
振动控制技术现状与进展
进展
近年来，随着科学技术的不断进步和创新，振动控制技术在理论研究和实际 应用方面都取得了一些重要进展。
在理论方面，研究人员利用数值模拟和实验方法对复杂结构的振动特性进行 了深入研究，建立了更加精确的数学模型和算法，为振动控制技术的进一步发展 提供了重要的理论支撑。
在实际应用方面，一些新兴的振动控制技术和产品不断涌现。例如，智能材 料和结构在振动控制领域的应用逐渐受到广泛。智能材料具有自感知、自适应和 自修复等特性，能够根据外部激励进行实时调整，从而有效地减小结构的振动响 应。此外，基于机器学习和人工智能技术的振动控制方法也得到了快速发展，为 更加精细和智能的振动控制提供了新的可能。
3、车辆工程：在车辆工程中，振动控制技术可以有效地提高车辆的舒适性 和安全性。例如，通过在车辆底盘上应用振动控制技术，可以有效地减小车辆的 振动响应，从而提高车辆的舒适性和安全性。
4、机械制造：在机械制造中，振动控制技术可以有效地减小机械设备的振 动响应，从而提高机械设备的精度和使用寿命。
具体案例
航天器在发射、执行任务和返回过程中，面临着多种形式的振动和冲击，如 火箭发动机的振动、大气抖动、着陆时的冲击等。这些振动和冲击可能对航天器 的结构、仪器设备、通信系统等造成不良影响，严重时甚至可能导致任务失败。 因此，航天器振动控制技术的意义在于，通过采取有效的控制措施，降低振动对 航天器的有害影响，从而提高航天器的性能和可靠性。
振动控制技术现状与进展
01 引言
03 具体案例 05 未来展望
目录
02 现状 04 进展 06 参考内容
引言
振动控制技术是用于减少、消除或利用振动现象的一种工程技术。在现代化 的社会中，振动控制技术已经广泛应用于各个领域，如航空航天、土木工程、车 辆工程、机械制造等。随着科学技术的不断发展，振动控制技术也日新月异，本 次演示将介绍振动控制技术的现状、具体应用案例以及近年来的一些进展，并对 未来的发展趋势和前景进行展望。
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。
振动控制技术在工程中的应用
振动控制技术在工程中的应用随着现代技术的不断发展，振动控制技术在工程中的应用越来越广泛。
振动控制技术主要是通过抑制机械震动、减小噪声、提高系统的稳定性和可靠性等手段来达到控制振动的目的。
这种技术已经被广泛应用于机器制造、航空航天、汽车工业、建筑物、桥梁等各个领域。
一、振动控制技术的基本原理振动控制技术主要是通过抑制机械震动、减小噪声、提高系统的稳定性和可靠性等手段来达到控制振动的目的。
振动控制技术包括被动振动控制和主动振动控制两种形式。
其中，被动振动控制是通过加装振动能量阻尼材料、减震器、吸振材料等与系统有机耦合的装置来控制系统振动的。
而主动振动控制是通过控制激励力对系统进行调节，从而使系统达到一定的振动状态。
二、振动控制技术在机器制造中的应用机器制造是振动控制技术的主要应用领域之一。
振动控制技术可以有效地减少机器的振动，提高机器的生产效率和生产质量。
例如，在车床加工中，通常会采用减振器来减少车刀对工件的振动幅度。
在磨床加工中，通常会使用自适应控制技术来减少磨削振动对磨损的影响，提高加工精度和表面质量。
三、振动控制技术在航空航天中的应用在航空航天领域，振动控制技术可以用来控制飞行器的振动。
一方面，飞行器的振动会影响飞行安全和乘客的舒适度；另一方面，振动也会对飞行器的自身结构产生破坏。
因此，在飞行器设计过程中，通常会采用飞行振动控制技术来控制飞行器的振动。
例如，飞行器的实验测试中会使用振源对飞行器进行激励，并采用传感器来测量各种振动信号的变化，从而设计出最佳的控制方案。
四、振动控制技术在汽车工业中的应用汽车工业也是振动控制技术的应用领域之一。
在汽车的设计和制造中，振动控制技术可以用来控制车辆的噪声和震动。
例如，在汽车发动机的设计过程中，可以使用振动控制技术来减少发动机的振动和噪声，从而提高发动机的性能和寿命。
五、振动控制技术在建筑领域中的应用在建筑领域中，振动控制技术可以用来控制建筑物的震动。
例如，在地震区域，可以采用被动振动控制技术来减少建筑物被地震影响时的振动幅度，从而保护建筑物的安全性。
二自由度振动系统的简单主动控制【文献综述】 (2)
文献综述二自由度振动系统的简单主动控制摘要：为了改善车辆的平顺性，本文建立了车辆的二自由度振动模型。
并阐述了振动主动控制中主要控制方法和策略及应用中存在的问题。
同时，介绍了国内的部分学者对振动主动控制方面的研究。
最后，并对其进行了相应的总结。
关键词：二自由度振动主动控制1引言振动主动控制主要应用主动闭环控制，其基本思想是通过适当的系统状态或输出反馈，产生一定的控制作用来主动改变被控制结构的闭环零、极点配置或结构参数，从而使系统满足预定的动态特性要求。
控制规律的设计几乎涉及到控制理论的所有分支，如极点配置、最优控制、自适应控制、鲁棒控制、智能控制以及遗传算法等。
本材料主要参考了《振动主动控制技术的研究进展》、《基于MATLAB的自整定模糊PID控制系统》等论文的相关方法。
21/4单轮车辆模型它是由车身质量ms、车轮质量mt、悬架弹簧刚度ks、车轮刚度系数kt、作动器组成。
其中，xg路面位移，Xb车身位移，Xw车轮位移。
3控制系统简介3.1独立模态空间法独立模态空间法的基本思想是利用模态坐标变换把整个结构的振动控制转化为对各阶主模态控制，目的在于直接改变结构的特定振型和刚度。
这种方法直观简便，充分利用模态分析技术的特点，但先决条件是被控系统完全可控和可观，且必须预先知道应该控制的特定模态。
3.2极点配置法极点配置法也称特征结构配置，包括特征值配置和特征向量配置两部分。
系统的特征值决定系统的动态特性，特征向量影响系统的稳定性。
根据对被控系统动态品质的要求，确定系统的特征值与特征向量的分布，通过反馈或输出反馈来改变极点位置，从而实现规定要求。
3.3最优控制最优控制方法就是利用极值原理、最优滤波或动态规划等最优化方法来求解结构振动最优控制输入的一种设计方法。
由于最优控制规律是建立在系统理想数学模型基础之上的，而实际结构控制中往往采用降阶模型且存在多种约束条件，因此基于最优控制规律设计的控制器作用于实际的受控结构时，大都只能实现次最优控制。
机械振动控制方法及应用
机械振动控制方法及应用引言机械振动是在机械系统中不可避免的现象，引起了很多负面效应，如噪音、磨损和寿命缩短等。
为了解决这些问题，机械振动控制方法被广泛研究和应用。
本文将探讨机械振动控制的方法和其应用。
一、主动振动控制方法主动振动控制方法是通过主动干预系统的反馈或前馈信号来减小或消除机械振动。
其中一个常用的方法是反馈控制，通过测量系统的振动信号，并根据测量结果调整系统参数或施加控制力来抑制振动。
另一个常用的方法是前馈控制，预测系统的振动，并提前施加控制力来抑制振动。
二、被动振动控制方法被动振动控制方法是通过在机械系统中引入一些特定的机械元件或材料来吸收或分散振动能量。
其中一个常用的方法是使用振动吸收器，通过选择合适的质量、刚度和阻尼参数，将机械系统的振动能量吸收或分散。
另一个常用的方法是使用振动隔离器，通过在机械系统中引入隔离层来将振动能量传递到隔离层外部，从而降低系统的振动。
三、半主动振动控制方法半主动振动控制方法是将主动和被动振动控制方法的优点结合起来。
一个常用的方法是使用半主动振动隔振器，它通过控制隔振层的刚度和阻尼参数来调节系统的振动传递。
另一个常用的方法是使用半主动振动吸收器，它通过控制振动吸收器的质量、刚度和阻尼参数来调节振动吸收效果。
四、机械振动控制的应用机械振动控制方法广泛应用于各个领域，例如航空航天、汽车工程、建筑工程和电子设备等。
在航空航天领域，振动控制是提高飞行器性能和安全性的关键技术，可以减小飞机和发动机的振动，提高飞行稳定性和乘坐舒适度。
在汽车工程领域，振动控制可以减小车辆的噪音和震动，提高乘坐舒适度和操控性能。
在建筑工程领域，振动控制可以减小地震、风荷载等外部振动对建筑物的影响，提高结构的安全性和稳定性。
在电子设备领域，振动控制可以减小机械硬盘、风扇等设备的振动，提高设备的性能和寿命。
结论机械振动控制是一个重要的研究领域，有各种方法可以用来抑制机械系统的振动。
主动、被动和半主动振动控制方法在不同的应用场景下具有不同的优点和适用性。
机械振动控制中的主动与半主动技术
机械振动控制中的主动与半主动技术机械振动是指机械系统在运行过程中产生的由于不平衡、不对中、不刚性等因素引起的物体振动。
这种振动不仅会影响机器设备的正常运行，还可能导致松动、磨损、疲劳等故障，降低设备的寿命。
因此，研究和应用有效的振动控制技术对于提高机械系统性能和可靠性至关重要。
在机械振动控制中，主动与半主动技术是常见且有效的控制手段，它们通过对机械系统施加实时的力或力矩，来抑制或减小机械振动。
主动振动控制是指通过外部激励系统主动地对振动系统施加控制力或控制力矩，以实现振动控制的技术手段。
而半主动振动控制是指通过控制隔离系统中的刚度、阻尼等参数，来实现对乘客或设备的振动控制。
主动振动控制技术利用先进的控制算法和电磁力执行器，主动地对机械振动系统进行控制。
其基本原理是通过传感器对机械系统的振动进行实时检测，然后根据检测结果计算出相应的控制力或力矩，再通过执行器施加在机械系统上。
这种技术可以根据实时振动状况进行自适应调节，能够有效地减小机械系统的振动幅值，并改善系统的稳定性和可靠性。
然而，主动振动控制技术也存在一些局限性。
首先，其系统复杂度较高，需要大量的传感器和执行器，并且需要专门的控制算法。
这增加了系统的成本和维护难度。
其次，由于控制力的主动施加，会产生额外的能量消耗，影响系统的能效。
此外，主动振动控制技术对于控制力的大小和方向要求较高，如果控制力不准确，可能会引起系统的共振或过补偿，导致控制效果不佳。
相比之下，半主动振动控制技术克服了主动振动控制技术的一些缺点，更加灵活且具有较高的效果。
半主动振动控制技术利用液压或电磁等基础装置对系统的刚度、阻尼等参数进行实时调节，从而实现对振动的控制。
与主动振动控制技术相比，半主动振动控制技术无需大量的传感器和执行器，系统复杂度低，成本和能耗也较低。
同时，半主动控制技术能够根据实时振动状况自适应调节参数，更加适应不同振动频率和幅值，控制效果相对较好。
半主动振动控制技术在实际应用中有着广泛的应用前景。
机械工程中振动控制技术的发展与应用
机械工程中振动控制技术的发展与应用振动是机械系统中普遍存在的一个问题，它会导致机械设备的磨损、噪音、能源浪费甚至系统崩溃等严重后果。
因此，在机械工程中，振动控制技术的发展与应用显得尤为重要。
本文将围绕这一主题展开论述。
一、振动控制技术的发展历程振动控制技术的发展经历了一个漫长的历程。
最早的振动控制方法主要是通过物理手段来实现，如减振器的安装和改进。
然而，这种方法效果有限，无法完全控制振动。
随着科学技术的不断进步，数字信号处理技术的兴起为振动控制技术的发展带来了新的机遇。
现代振动控制技术主要依靠传感器、控制器和执行器等系统组成，利用信号处理和反馈控制理论实现对振动的控制。
二、振动控制技术的基本原理振动控制技术的基本原理是通过检测和测量振动信号，将其转换为电信号，并作为反馈信号输入到控制系统中。
控制器会根据输入的信号进行处理，并通过执行器对机械系统进行调整，从而减小或抑制振动。
其中，控制器的设计和参数调节是振动控制技术能否有效实施的关键。
三、振动控制技术的应用领域振动控制技术在各个领域有广泛的应用。
在工业生产中，振动控制技术能够提高机械设备的使用寿命和可靠性，减少制造过程中的误差和废品率。
在航天领域，振动控制技术可以有效地减小飞行器的振动幅度，提高航天器的稳定性和安全性。
在汽车工程中，振动控制技术可以减少车辆行驶时的颠簸和振动感，提高乘坐舒适度。
此外，振动控制技术还在建筑结构、桥梁、风电设备等方面有重要应用。
四、振动控制技术的发展趋势随着科技的不断发展和进步，振动控制技术也呈现出一些新的发展趋势。
首先，传感器和控制器的精确度和性能将会大幅提升，使得振动控制技术更加准确和可靠。
其次，人工智能技术的应用将为振动控制技术带来新的突破，能够实现更高效的控制和优化。
再者，振动控制技术将与其他技术相结合，如结构动力学分析和优化设计方法，形成更加综合的解决方案。
最后，振动控制技术将朝着自适应、智能和自主化的方向发展，实现在各个方面的自动控制。
力学振动控制与主动振动减震技术
力学振动控制与主动振动减震技术振动是我们生活中常见的现象，它存在于各个领域。
在建筑工程、交通运输、航空航天等领域中，振动控制是一个重要的问题。
力学振动控制与主动振动减震技术的研究与应用，对于提高工程结构的稳定性和安全性具有重要意义。
力学振动控制是指通过改变系统的结构或参数，来减小或消除系统的振动。
在振动控制中，主动振动减震技术是一种较为先进的方法。
它通过在结构中引入主动控制装置，通过实时监测和控制系统的振动响应，来抑制或减小振动幅值。
主动振动减震技术的核心是控制装置。
控制装置可以根据实时的振动信号进行反馈控制，通过施加力或力矩来改变结构的振动特性。
常见的控制装置包括阻尼器、质量调节器和压电材料等。
这些装置可以根据需要选择合适的控制策略，如PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
主动振动减震技术的应用广泛，可以用于建筑结构、桥梁、飞机、船舶等领域。
例如，在高层建筑中，主动控制装置可以减小地震或风荷载引起的结构振动，提高建筑的抗震性能。
在航空航天领域，主动振动减震技术可以减小飞机在飞行过程中的振动，提高乘坐舒适度和飞行安全性。
主动振动减震技术的研究还面临一些挑战。
首先，控制装置的设计和制造需要考虑到结构的特点和工作环境的复杂性。
其次，在振动控制过程中，需要实时监测和控制系统的振动响应，需要高精度的传感器和控制算法。
此外，控制装置的能耗问题也需要解决，以确保系统的可持续运行。
随着科技的不断进步，力学振动控制与主动振动减震技术的研究和应用将会取得更大的突破。
未来，我们可以期待更智能化、高效化的控制装置的出现，以及更精确、可靠的振动控制方法的发展。
这将进一步提高工程结构的稳定性和安全性，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
总之，力学振动控制与主动振动减震技术是一个重要的研究领域。
通过引入主动控制装置，实时监测和控制系统的振动响应，可以减小或消除结构的振动。
这项技术的应用广泛，对于提高工程结构的稳定性和安全性具有重要意义。
振动控制技术的发展及存在问题的探讨
的相关理论。概述 了 目前 国内外结构振动控制的工程应 用及发展现状 ， 出了结构振 动控制今后有待进一步研 究的课题 ， 出了 提 指
目前 我 国结 构振 动 控 制 应 用 中所 面 临 的若 干 问题 。
［ 关键词］ 结构振 动控 制 被动控制 主动控 制
Ｄｅ ｅｏｐ ｎｔａ ｄ Ｐｒ ｂ ｅ ｆＶｉ ｒ ｔｏ ｎｔ ｌｔｃ ｎ ｌ ｇ ｖ ｌ ｍｅ ｎ ｏ ｌｍｓｏ ｂ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｏ
求， 使得建筑物虽有裂缝而不倒坍。但建筑结构要在地震 、 强
风作用下 不致发生超限 的速度 、 加速度 、 移反应 ， 位 就必需将 其能量消散于另外渠道 。在 以往的结构抗震体系 中大多是由 结构构件的损伤来消耗大 部分能量 ， 这将使得结 构构件产生
一
多见 的有调谐质量阻尼器 （ ＭＤ ， Ｔ ） 它是一个 由质量 、 弹簧 、 阻
■ 建筑结构
振动 控 制技 术 的发 展 及存 在 问题 的探讨
陈海卫 （ 建省 建筑科学 研究 院 福
［ 摘
福州
３ ０２ ） ５ ０ ５
要］ 介 绍 了结构振动控制 的概念和 目前 已有的结构振动控制的方法 ， 即被动控 制、 主动控 制等 。介绍 了各种控制方法
尼组成的 ， 设于主体结构上 的子系统上 ， 此装置称 为吸震 器。 经过调整 系统参数 ， 进行优化 ， 吸震器充分发挥作用 ， 吸收较 多的地震能量 ， 从而能够大大降低主结构 的振动反应 。当前 ， 世界范围内 日本装设 这种装置 最多 ， 基本在 ｌＯ 以上 的建 Ｏｍ 筑都安装 了这种调谐质量 阻尼器 系统 。除此 之外 ， 经研究 表 明调谐 荡 液 阻 尼 振 动 系统 （ Ｄ） 液 压 质 量 振 动 系统 ＴＬ 和 （ ＨＭＤ） 等均为减震效果 明显 的装置系统。 将建筑结构中的一些特殊部位构件设 为耗能构件或者装 设耗能装置来消耗结 构的振动 能量 ， 称之 为耗能技术 。例如
特殊地区大跨径桥梁风致振动控制新方法、新技术及工程应用
特殊地区大跨径桥梁风致振动控制新方法、新技术及工程应用一、概述随着交通基础设施建设的快速发展，大跨径桥梁在山区、峡谷等特殊地区的建设需求日益增加。
这些地区复杂的风环境对桥梁的稳定性和安全性构成了严重威胁，因此，研究大跨径桥梁的风致振动控制方法显得尤为重要。
本文将介绍一种新型的风致振动控制方法、技术及其在特殊地区大跨径桥梁工程中的应用。
二、风致振动控制方法本文提出一种基于主动控制策略的风致振动控制方法。
该方法通过在桥梁上安装传感器和作动器，实时监测桥梁的振动状态，并通过智能算法快速调整作动器的输出，以抑制桥梁的振动。
这种方法能够有效地减小风对桥梁的影响，提高桥梁的稳定性和安全性。
三、风场模拟与模型验证为了验证所提出的风致振动控制方法的可行性和有效性，我们进行了风场模拟和模型验证。
通过建立风场模型，模拟不同风速、风向和湍流度下的风环境，并对模型进行测试和分析。
实验结果表明，所提出的风致振动控制方法能够有效减小桥梁的振动幅度，提高其稳定性。
四、主动控制策略研究为了实现高效的振动控制，我们研究了主动控制策略。
通过建立动力学模型和优化算法，实现了对作动器的快速调整，以达到最佳的控制效果。
同时，我们还研究了多种控制策略的优缺点，为实际工程应用提供了参考。
五、新型减振装置设计与应用为了实现大跨径桥梁的风致振动控制，我们设计了一种新型减振装置。
该装置具有结构简单、安装方便、减振性能优良等特点。
通过在桥梁上安装这种减振装置，可以有效地减小风对桥梁的影响，提高其稳定性和安全性。
在特殊地区的大跨径桥梁工程中，该减振装置具有广泛的应用前景。
六、工程案例分析与实践为了进一步验证所提出的风致振动控制方法、技术和新型减振装置的实际效果，我们选取了某特殊地区的一座大跨径桥梁作为工程案例进行分析和实践。
通过对该桥梁进行实地监测和分析，结果表明，所提出的方法和装置能够有效减小风致振动，提高桥梁的稳定性和安全性。
同时，该工程案例的成功实践也为类似工程提供了借鉴和参考。
振动控制技术在工程实践中的应用
振动控制技术在工程实践中的应用引言：振动控制技术是一项应用广泛的工程技术，它能够降低机械系统的振动水平，提升工程设备的稳定性和可靠性。
本文将探讨振动控制技术在工程实践中的应用，并重点介绍几种常见的振动控制方法。
概述：振动是一种常见的现象，它不仅会对机械系统的正常运行造成干扰，还会导致机械设备的疲劳损伤和噪音问题。
因此，振动控制技术的应用对于保障工程设备的安全和提高工作效率至关重要。
被动振动控制技术：被动振动控制技术是一种常见的振动控制方法，其原理是利用阻尼器或质量阻尼器来吸收振动能量。
例如，在高速公路桥梁上，工程师常常会设计并安装阻尼器来控制桥梁的振动，减小由车辆行驶引起的共振现象，提高桥梁的稳定性和舒适性。
主动振动控制技术：主动振动控制技术是一种利用电子系统对振动进行反馈控制的方法。
通过传感器感知振动信号，然后经过处理与反馈，控制振动源的激励力，从而实现振动的控制。
主动振动控制技术广泛应用于各类机械系统中，如飞机的振动控制、高铁的振动控制等。
半主动振动控制技术：半主动振动控制技术是主动振动控制技术的一种改进版本，它通过改变系统的刚度或阻尼特性来实现振动的控制。
在汽车工程中，半主动悬挂系统能够根据路面情况自动调整阻尼特性，减小车身的振动，提高乘坐的舒适性和操控性。
振动控制技术在电子设备中的应用：除了在工程机械领域的应用，振动控制技术在电子设备中也有着广泛的应用。
例如，智能手机中的陀螺仪传感器能够感知手机的旋转和振动，通过相应的软件算法实现抗振功能，提升用户的体验。
振动控制技术的挑战与前景：尽管振动控制技术在工程实践中取得了显著的进展，但仍然存在一些挑战。
例如，振动控制技术的成本较高，需要专业的设计和施工人员来实施。
此外，振动控制技术的研究还需要进一步深入，以提高振动控制效果和稳定性。
总结：振动控制技术在工程实践中具有重要的应用价值。
通过采用被动、主动和半主动振动控制技术，可以降低机械系统的振动水平，提高设备的稳定性和可靠性。
TMD振动控制结构的发展及应用
TMD振动控制结构的发展及应用TMD (Tuned Mass Damper) 振动控制结构是一种用于减小建筑物、桥梁、塔楼等结构振动的 passively 方案。
它通过安装一个质量-弹簧-减振器子系统来将结构的振动能量转化为一个质量-弹簧子系统的模态运动，并通过减振器中的阻尼器来消耗能量。
在高层建筑中，TMD可以有效地减小因风荷载、地震或其他外部激励引起的结构振动。
通过调整质量块的质量和刚度，可以使TMD在特定频率上与结构本身的振动频率相匹配，从而实现振动的减小。
同时，通过调整阻尼器的阻尼系数，可以增加减振器的能量消耗，从而减小振动的幅度。
在大桥中，TMD可以减小因风荷载、行车荷载或地震引起的振动。
通过安装TMD小车来调整TMD的质量和刚度，可以实现与桥梁自身振动频率的匹配。
在桥梁振动时，TMD小车会沿桥面移动，通过调整减振器中的阻尼器来吸收能量，从而减小振动的幅度。
在汽车中，TMD也被广泛应用于降低车辆的振动和噪音。
通过在车辆的悬挂系统中安装TMD或主动控制系统，可以减小由不平坦的道路和车轮引起的振动。
这不仅可以提高车辆的乘坐舒适度，还可以减轻对乘客和货物的冲击。
除了上述应用外，TMD还可以在其他领域得到应用。
例如，在风力发电机塔楼中，TMD可以减小因风荷载引起的振动，从而提高发电效率。
在地铁、火车和电梯等工程中，TMD可以用于减小因震动和运动引起的结构振动。
总之，TMD 振动控制结构是一种有效的 passively 方案，可以减小建筑物、桥梁、塔楼等结构的振动。
随着技术的发展和应用的扩大，TMD 在各个领域的应用前景非常广阔。
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2003年 8 月
周
文 : 主动振动控制技术的发展和应用
25 加入 AHF 后合成脉动最大幅值。
脉动。用控制 器的输出控制二 次脉动的幅值 和相 位。某点压力脉动可近似为一次和二次脉动的叠加 结果。压力传感器拾取的信号就是合成信号。理论 上, 一次和二次脉动幅值相同, 相位相反 ( 相位差为 ) 时 , 合成脉动为零, 但由于脉动并不是简谐振动 , 而是多次谐波组成的周期信号 , 再加其他干扰因素 的影响 , 实际是不可能为零的。脉动的时变性使合 成结果也在变化 , 控制器中增益和相位必然要随之 变化 , 才会使合成脉动的幅值在期望的范围内变动。 根据管道传输特性 , 管道内不同位置的衰减效果是 不一样的。 讨论 AH F 的数学模型时 , 首先可把管内流看作 一维流动 , 然后应用特征线法建模 , 并通过特征网络 和空间 插值法 对系统 进行 仿真 , 仿真 结果 见文 献 [ 1] 。 2. 2 AH F 的控制算法 AH F 系统的实验控制框图见图 2。
图5 37. 5Hz 时的实验结果
T T
1 0 - m 2 0 0 0
C= [1 0 所采用的控制律为
= KX u = - KX + r 所以 X = ( A - BK ) X + Br 状态变量反馈系统如图 4 所示。
用于降低车内噪声的主动振动控制支承[10] 发动机安装到车辆上的传统方法是通过橡胶或
1 引言 一个系统除应满足特定功能外, 还应考虑两个 重要的 动力学 问题 , 即系 统的 动稳定 性和 动力 响 应
[ 4]
算法、 模态控制法和预测控制法等。 主动或半主动控制器可依带宽和工况选择。常 见的有 : 电液伺服油缸、 电液伺服阀、 电机械转换器 ( 如比例电磁铁等 ) 、 压电式执行器、 形状记忆材料执 行器、 磁致伸缩材料执行器 , 反作用式执行器和电流 变液体等 下面举例说明它们的应用。 2 主动液压滤波 ( AHF) 液压系统中常存在流量脉动和压力脉动。其幅 值过大时 , 会影响系统的正常工作 , 必须加以抑制。 脉动衰减常称为滤波。除设计上考虑外 , 也可采用 被动滤波 ( PH F) 方法来衰 减脉动。 PHF 法是在系 统中附加一个特定形状 , 结构和尺寸的容积来衰减 脉动幅值 ( 如 H 、 K 型滤波器等 ) , 它具有简单易 实现等优点 , 已广泛用于液压系统中。但 PHF 频带 窄 , 低频段时需附加较大的容积 , 从而降低了系统液 压刚度 , 使动特性变坏 , 不能满足系统要求。应用主 动液压滤波 ( AH F) 可较好地解决上述问题。 2. 1 AHF 的原理 AHF 的简化物理模型如图 1 所示。
式中 Q = [ Q 1 Q 1 A Q 1 A Q1 A ] Q 1 = [ 0 0 0 1] [B AB A 2B A 3B ] 1
采用这种控制方案的实验结果见图 5。 采用 AIVC, 装置复杂、 耗能大、 价格高, 因而在 很多情况下宁肯用半主动控制来实现车辆的振动控 制。
A =
k1+ k2 c m1 m1 0 1 m1 k1 m1 0 0] ( 4) ( 5) 4
第 4 期 ( 总第 100 期 ) 2003 年 8 月
液
压 气 动 与 密 Hyd. Pneum. & Seals
封
No. 4( Serial No. 100) Aug . , 2003
主动振动控制技术的发展和应用*
周 文 030024) ( 太原理工大学机械工程学院, 太原
摘 要 : 介绍 了主动振动控制技术的现状 , 讨论了 它在主动液 压滤波 ( AHF ) , 主动 隔振控 制 ( A IV C) 和 主动噪 声控制 ( A NC) 等方面的应用。 关键词 : 主动控制 ; 液压滤波 ; 隔振 ; 降噪 中图分类号 : TH39 文献标识码 : B 文章编号 : 1008 - 0813( 2003) 04 - 0024 - 04
* 国家自然科学基金 ( 59175197) 和山 西省 留学归 国人 员基 金 ( 9544) 资助项目。 收稿日期 : 2000- 06- 17 作者简介 : 周文 , 教授 , 太原理工大学工程学院
图 1 AHF 简化物理模型
脉动源产生的流量脉动在管道中传播 , 遇到液 阻时形成压力脉动 , 并产生反射和干涉。常把源脉 动称为一次脉动, 主动执行器产生的脉动称为二次
26
液
压
气
动
与
密
封
2003 年第 4 期
图4
状态变量反馈系统框图
目标函数为
1 - 加速度计 2 - 位移传感器 3 - 电荷放大 器 4 - 电压 放大 器 5 - 控制器 6 - 伺服放大器 7 - 电液伺 服阀 8 - 示 波器 9 - 输入信 号发 生器 , m 1 、 m 2- 悬架 下和 上 质量 ; k 1、 k 2输胎和 悬架弹 簧刚 度 ; c - 粘 性阻 尼系 数 ; y 0 、 y1、 y2 - 轮底、 底盘和车身的位移 图 3 AIVC 的简化物理模型 [ 9] 表2 控制方案 PD PI D FC FC+ PID AIVC 的实验效果 衰减度 dB 2Hz 20. 5 21. 0 22. 8 22. 9 8Hz 17. 9 19. 1 21. 3 22. 3
。一个正常的系统应是动稳定的, 且其动力响
应须限定在可接受的范围内, 有时要求其振荡愈小 愈好。当系统不满足上述要求时, 例如 , 飞机的颤振 ( 动不稳定性问题) , 液压管道中流体振动和车辆对 地面激励的响应过大( 系统动力响应问题 ) 等, 可以 采用结构和参数的动力修改方法解决, 也可在系统 上附加被动补偿器来抑制振荡的幅值。被动补偿方 法简单易行, 无源价廉, 已获广泛应用。但补偿频带 窄, 只对特定情况有较好效果 , 因此多用于工况变化 较小的场合。对一些工况变化大、 性能要求高的宽 频系统, 可采用有源的主动或半主动振动控制技术。 其缺点是系统复杂、 耗能稍大、 成本较高。 主动控制技术在振动控制领域内的应用, 主要 在三个 方面 : 主动 振 动 控制 ( AVC) ( 机械 振 动 控 制) , 主动液压滤波 ( AHF ) ( 管内流体振荡 控制 ) 和 主动噪声控制 ( ANC) ( 空气声振荡控制 ) 。AVC 又 可分为主动或半主动吸振控制、 隔振控制、 阻振控制 和消振控制等。 主动控制系统主要由受控对象、 传感元件、 控制 器和主动执行器 ( 又称作动器 ) 等组成。 传感元件决 定于被控参数 , 常用的 有, 加速 度 计、 速度计、 位移传感器、 力传感器、 压力传感器和噪 声传感元件等。 控制器多采用微处理系统 , 可根据工作要求实 现适应的控制策略。常采用的控制律有 : 变增益、 变 相位 P ID 算法、 自适应控制、 模糊控制 ( FC) 、 PID+ F C、 神经网络算法、 特征结构配置法、 最优和次最优
P max ( t ) b. 相位调节
有三种方法: 程序自调法、 外中断调节法和模拟 电路调节法 [ 2、 3] 。此时采用的目标函数为
n
J =
k= 1
| e( k) |
( 2)
令 J 最小。 2. 3 实验结果( 见参考文献 [ 2、 3] ) 表 1 列出了主动执行器 ( 伺服阀 ) , 分别安装在 P1 、 P 2、 P3 三点时的实验结果。
2
K c2
K c3
K c4 ] K2 K3
3
( 7) ( 8) K 4] ( 9) ( 10) ( 11)
由表看出, FC+ P ID 控制时 , 效果稍好。 本文还采用全状态反馈极点配置法对 AIVC 系 统进行了实验。 设状态变量为: x 1 = y 2 ; x 2 = y 2 ; x 3 = y 1 ; x 4 = y 1 其动态模型为 X = A X + Bu + Dy 0 y = y 2 = cX ( Fc = u ) 式中 Fc 控制力 0 1 k2 c m2 m2 0 k2 m1 B= D= 0 c m1 0 k2 m2 0 0 c m2 1 ( 3)
表 1 AHF 的实验结果 控制 算法 一次脉动 基波频率 Hz 19 30 40 50 60 80 衰减效果 dB P1 19. 9 11. 1 10. 1 10. 2 10. 7 P2 22. 6 18. 5 11. 7 11. 0 10. 9 9. 6 P3 19. 8 18. 2 11. 5 10. 2 10. 2 9. 7
4
J =
i= 1
(
i-
Si ) (
i
- Si ) * Wi
( 6)
式中 J
最小; i- 闭环系统第 i 个特征值;
S i - 期望的特征值 , 依系统要求而定; W i - 第 i 个特征值的加权因子 ; ( ) * - ( * ) 的复共轭。 根据 | I- A| 可得 的四次特征方程, 根据期望 的 S i 可得到 S 的四次期望特征方程。 从上两个方程得补偿系数 K c K c = [ K c1 再依式 K = K cQ 得到反馈增益矩阵 K = [ K 1
图中, P 1 ( s) 为一次脉动传 递函数; P 2 ( s) 为二 次脉动传递函数 ; E ( s) 为合成脉动传递函数 ; M ( s) 为压力传感器和电荷放大器传递函数; W ( s) 为伺服 放大器和伺服阀 ( 主动执行器 ) 的传递函数; 制算法有关) 。 电液伺服阀和系统的连接方式有分流式、 入流 式和分流入流式等三种, 为简化装置, 本实验采用分 流式。此时, 伺服阀必须加偏流, 其值应等于或大于 最大二次脉动峰值, 以避免二次脉动波形失真。 控制器选用 M CS - 8098, 实验时编 制了五种 控 制算法: ( 1) 常规 P ID 算法 ; ( 2) 变增盖 P ID 算法 ; ( 3) 变积分常数 P ID 算法; ( 4) 变增益、 变积 分符号 PID 算法和 ( 5) 变增益、 变相位 PID 控制算法。实 验表明 , 前四种算法效果不甚理想 , 只有 ( 5) 收到显 著效果。 a. 幅值调节 系统变增益系数为 K ( t ) = P omax / P max ( t ) 式中 P o max 值, 近似为常数 ; 加入 AH F 前测得的一次脉动最大幅 ( s) 为 管道传递函数; C ( z) 为控制器脉冲传递函数 ( 和控