振动主动控制

振动主动控制振动控制是振动工程领域内的一个重要分文，是振动研究的出发点与归宿。从广义上说，振动控制包括两方面的内容‘一是振动的利用，充分利用有利的扳动，如各类振动机器等；另一是振动的抑制，尽量减小有害的振动，因为振动加速运转机械的磨损，缩短产品与结构的寿命，使人易于疲劳，侵仪器易于失灵。本书所讲的振动控制，只是振动的如制。振动控制的任务就是通过一定的手段位受控对象的振动水平满足人们的预定要求。这里，受控对象是各类产品、结构或系统的统称。为达到振动控制的目的所采取的手段，通常需经历如下五个环节：(1)确定振源特性与振动特征：确定振源的位置，激励的特性(简谐件、周期性、窄带随机性或宽带随机性)。振动特征(受迫型、白激型或参微型)等，因为不同性质的振源引起的振动，其解决的方法也不同。(2)确定振动控制水平，即确定衡量振动水平的量及其指标，这些量可以是位移、速度或加速度、应力等，也可以是其最大值或均方根值。(3)确定振动控制方法：不同的振动控制方法其适用性不同，这些方法包括隔振、吸振、阻振、消振及结构修改等。(4)进行分析与设计：包括建立受控对象与控制装置(如吸振器、隔振器、阻尼器等)的力学模型、进行振动分析，以及对控制装置参数与结构的设计。(5)实现：将控制装置的结构与参数从设计转化为实物。可实现性是振动控制研究中必须注意的重要问题。按所采用的抑制振动手段区分，振动控制方法有五种：(1)消振：即消除或减弱振源，这是治本的方法。因为受控对象的响应是由根源(激励)引起的，外因消除或减弱，响应自然也消除或减弱。如对不平衡的刚性或柔性转子，采用动平衡方法消除或减弱它们在转动时因质量不平衡出现的离心力及力矩；如对高烟囱、热交换器等结构，由于卡门涡引起的流激振动，可通过加扰流器的方法破坏卡门涡的生成，因而使涡激强度减弱；又如车刀的颤振，可通过加冷却剂的方法减小切削时的车刀与：[件之间的摩擦力，破坏出现颤振(一种动不稳定现象)的条件。另外，消振还有另一个含义——抵消振动，即由控制引起约振动抵消末加控制时的原有振动。(2)隔振；在振源与受控对象之间串加一个子系统称之为隔振器，闻它减小受控对象对振源激励的响应。这是一种应用广泛的成振技术，如飞机座舱内仪表板通过隔振器与机体相连，从而成小机体振动向仪表板的传递；动力机械通过隔振器与基础相连，从而减小机械运转时产生的交变扰力和力矩向基础的传递。(3)吸振：又称动力吸振。在受控对象上附加一个子系统称之为动力吸振器，用它产生吸振力以减小受控对象对根源激励的响应。这又是一种应用广泛的减振技术，如为减小宜升机在飞行中机体振动水平而采用的连于驾驶舱的弹簧一质量块型吸振器、连于桨毅处的双线摆型吸振器及连于桨叶根部的摆式吸振器，高层建筑顶部安装的有阻尼动力吸振器(又称调谐质量阻尼器(TMD))。(4)阻振：又称阻尼减振。在受控对象上附加阻尼器或阻尼元件，通过消耗能量而使响应减小，如粘贴阻尼材料的汽车壁板能有效地降低车辆在不平路而上行驶引起的随机激励响应；直升机增加桨叶减摆器的阻尼以防止出现动不稳定现象——“地面共振”。(5)结构修改：通过修改受控对象的动力学特性参数使振动满足预定的要求，这是一种不需附加任何子系统的振动控制方案，目前是非常引入注目的。所谓动力学特性参数是指影响受控对象质量、刚度与阻尼特性的那些参数，如惯性元件的质量、转动惯量及其分布。对实际存在的受控对象来说，这是个结构修改问题，而对处于初始设计阶段约受控对象来说，则是个动态设计问题。二、数学模型2.1状态空间描述状态空间描述是建立在系统时域描述基础上的，即从系统的微分方程出发获得其数学描述形式。一般情况下，若对应的系统输入-输出关系为