动力学与控制-振动控制简介(1)
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国外著名振动教材书籍今天从陈立群老师的科学网博客看到一篇介绍国外振动力学教材的博文,觉得挺有参考价值,于是转载了这篇博文。
值得一提的是,陈老师介绍的一部专著--William T. Thomson和Marie Dillon Dahleh合作完成的Theory of Vibration withApplication(5th edtion),是我学习振动力学的主要书籍之一。
记得这本书是几年前在清华大学校园的书店购买,由清华大学出版社影印,到现前我虽已反复仔细阅读了很多遍,但仍旧经常拿出来翻阅参考,爱不释手。
陈老师介绍的另一部教材是Daniel J. Inman的Engineering Vibrations,也是国际上广受好评的振动力学书籍,由于这本书没有电子版,于是我就从图书馆借来(由于山口大学图书馆没有,还是从其他大学图书馆转借),复印后我反复阅读了多遍,获益很深,他的另一部专著--Vibration with Control,是学习振动控制的优秀教材,也是我经常翻阅参考的振动专业书籍之一。
另外,有一部陈老师没有提到的专著就是Ray W. Clough和Joseph Penzien合著的Dynamics of Structures,这是一部极其经典的结构动力学著作,它偏重于土木结构方面,这本书的电子版在网上广泛流传,也因此它成为我开始学习振动力学的第一本书籍,后来在深入学习有限元时,才知道在有限元发展历程中,‘有限元’这一名词是Ray W. Clough 在20世纪50年代首先提出的,他对有限元的发展以及有限元的工程应用做出了了很大贡献。
振动是国内理论与应用力学专业和工程力学专业本科必修课,也是机械、土木、航空等专业本科生或研究生的选修课。
北美大学的情况基本类似,机械、土木、航空、航天和工程力学系一般都开设振动课程。
初级课程由学过工程力学(静力学和动力学)的二、三年级本科生选修,高级课程主要是研究生选修甚至必修。
硬岩掘进机(TBM)的动力学分析与振动控制发表时间:2018-02-02T14:35:21.403Z 来源:《防护工程》2017年第28期作者:高敏吴文雯[导读] 硬岩掘进机(TBM)是隧道掘进的主要设备,广泛应用于铁路、公路、水利、市政建设等。
中国葛洲坝集团第三工程有限公司陕西西安 710000摘要:硬岩掘进机(TBM)是隧道掘进的主要设备,广泛应用于铁路、公路、水利、市政建设等。
TBM 推进系统机械结构主要包括刀盘、主梁、后支撑、鞍架和撑靴等。
TBM用刀盘转动技术以实现破岩掘进,排渣的同时进行隧道支护,使隧道全断面一次成型。
在TBM作业中,滚刀引起的岩石破碎的强烈冲击会引起推进系统的剧烈振动,严重影响了工作的正常进行。
传统的动力吸振器必须有足够的附加质量才能达到良好的减振效果,但是TBM系统质量庞大安装空间有限,减振器的附加质量难以大幅度提高。
因此本文提出应用杠杆机构来实现放大吸振器的附加质量的方案,并设计了适用于 TBM 推进系统的动力吸振器。
关键词:硬岩掘进机;动力学;振动特性;动力吸振器;优化一、TBM的发展现状1846年开始就出现了第一台简单的硬岩掘进机,从而开始了隧道掘进机机械化的探究。
到1851年一个美国的工程师设计出了世界第一台可以连续工作的TBM,由于当时的技术条件不是很方便,在很多方面的技术问题都不能够被解决,所以没有办法和当时新出现的钻爆法技术相媲美,很难有效地应用。
之后从1952年到1956年,美国的James S. Robbins 和Charles Wilson 想到方法一点一点的解决了滚刀、刀盘驱动及支撑推进等问题,使TBM技术和应用得到了迅速的发展。
早期国外对TBM的广泛应用,使中国也开始注重TBM的研究,我国随着施工技术的不断完善和成熟,在1964年开始对全断面TBM进行研究工作。
在改革开放之后,国外的TBM制造商都来到中国要与我国的生产厂商进行合作。
1996年 Wirth 公司与铁道部宝鸡工程机械厂合作生产用于秦岭隧道的 Wirth TB880E掘进的后配套设备。
动力学与振动控制考试试题在本文中,将为您提供一份关于动力学与振动控制考试试题的详细解析。
本文将按照试题的难度逐步展开,力求为您提供全面且易于理解的解答。
请仔细阅读以下内容,以便更好地理解与掌握动力学与振动控制领域的知识。
1. 引言动力学与振动控制是研究物体运动规律以及如何控制物体振动的学科。
它在工程学、物理学等领域有着广泛的应用。
本次考试试题旨在检验学生对动力学与振动控制基本概念的理解和能力。
2. 单项选择题请从以下选项中选择正确答案,并简要解释你的选择:1) 简谐振动是指:A) 振幅不变、频率不变的周期振动B) 振幅不变、频率可变的周期振动C) 振幅可变、频率不变的周期振动D) 振幅可变、频率可变的周期振动选择:A解析:简谐振动是指振幅和频率都保持不变的周期振动。
选项A描述了简谐振动的特点,符合定义。
2) 动力学是研究:A) 物体静止状态的学科B) 物体运动状态的学科C) 物体力学特性的学科D) 物体的质量和重力的学科选择:B解析:动力学是研究物体运动及其原因的学科,选项B准确地描述了动力学的研究对象。
3) 过阻尼振动与欠阻尼振动相比,其特点是:A) 振幅变大B) 振幅变小C) 无阻尼振动D) 振幅不变选择:B解析:过阻尼振动是指振幅随时间的推移逐渐减小到零,并且响应速度较慢。
相比之下,欠阻尼振动具有振幅变大的特点。
3. 简答题请简要回答以下问题:1) 什么是自由振动?解析:自由振动是系统在受到外界干扰后释放能量,并在无干扰的情况下以自身固有的频率振荡。
系统在自由振动过程中不受外力的影响。
2) 动力学方程有哪些常见形式?解析:动力学方程是通过质点或物体的运动学信息推导出来的方程。
常见的动力学方程形式有牛顿第二定律、欧拉-拉格朗日方程、哈密顿方程等。
4. 计算题请根据所给条件进行计算:一根长为L的均匀细绳的一端固定,另一端系有质量为m的物体。
当其受到外力作用后,发生简谐振动。
已知细绳所受拉力为T,求该物体的振动周期T。
《机械动力学与振动》课程教学大纲课程名称:机械动力学与振动课程代码:EM357学分/学时:3学分/51学时开课学期:春季学期适用专业:机械工程、热能与动力工程、核工程、航空宇航科学、建筑环境与设备及相关专业先修课程:高等数学、理论力学、线性代数后续课程:开课单位:机械与动力工程学院一、课程性质和教学目标(需明确各教学环节对人才培养目标的贡献,专业人才培养目标中的知识、能力和素质见附表)课程性质:机械动力学与振动是机械工程、热能动力工程、核科学与工程、航空航天工程等专业的一门重要专业基础课,是机械、能源动力类专业必修主干课。
教学目标:机械动力学与振动是研究机械系统的运动、振动和受力之间的关系的科学,通过本课程的学习,掌握与机械动力学和振动有关的基本理论和分析方法,具备对复杂机械系统建立动力学模型的能力,进行动力学与振动相关分析的能力及从事相关科学研究工作和相关专业技术工作的能力,也为相关工程管理工作提供重要的理论基础。
(A4.1, A5.1, A5.2, A5.3,B2,B4,C2)通过本课程教学,不仅使学生在机械动力学和振动特别是机械系统在外力作用下的响应及应用方面树立正确的概念,同时培养学生科学抽象、逻辑思维能力,进一步强化实践是检验理论的唯一标准的认识观。
具体来说,1、能够利用牛顿/欧拉方程和拉格朗日方程建立弹性体系统进行动力学方程;[A3, A4.1, A4.2,A5.1]2、能够对振动系统的自由振动和受迫振动进行求解,了解提高抗振性能所利用的基本原则和主要途径[A5.1, A5.4]3、能够运用常用的振动基本公式、图表和计算软件(如matlab)等进行一般振动特性分析和计算。
[A5.2,A5.1, A5.4]4、具备对工程中的传动机构动力学,机器人动力学、惯性力系的平衡、振动传递、隔振、动力吸振及旋转不平衡等问题进行建模和分析的能力[A5.1,A5.3, A5.4, B2, B4]5、掌握模态法对多自由度系统的求解及特征根和特征向量的物理意义[A5.1]6、强化理论来源于实践,实践是检验理论的唯一标准的认识观。
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。
《落地式摩擦矿井提升机动力学特性分析与振动抑制》篇一摘要矿井提升机是矿山生产中的关键设备之一,负责物料与人员的运输工作。
其中,落地式摩擦矿井提升机因其结构简单、运行稳定等优点被广泛应用。
然而,其在实际运行过程中常常会出现动力学特性的不稳定和振动问题,这给矿山的生产和安全带来了挑战。
本文旨在对落地式摩擦矿井提升机的动力学特性进行深入分析,并提出有效的振动抑制方法,以期提高其运行稳定性和安全性。
一、引言矿井提升机是连接地表与地下的重要枢纽,其运行稳定与否直接关系到矿山的生产效率和员工的人身安全。
而落地式摩擦矿井提升机因具有维护简便、可靠性高等优点在众多类型提升机中独占鳌头。
但近年来随着采矿规模的扩大和工艺的复杂化,提升机的动力学特性和振动问题逐渐凸显出来,这迫切需要对这些现象进行深入研究,并提出相应的解决措施。
二、落地式摩擦矿井提升机动力学特性分析(一)模型建立与分析首先建立落地式摩擦矿井提升机的力学模型,该模型考虑了主要的动力学因素如电机的驱动、制动力矩、重力影响等。
在此基础上,对模型进行数学描述,并通过计算机仿真软件进行动态模拟分析。
通过分析可以发现,影响其动力学特性的主要因素包括驱动和制动力矩的平衡、电机和减速器的工作状态、绳索与滑轮之间的摩擦力等。
(二)影响因素的深入探讨通过详细分析发现,除了上述的力矩平衡问题外,机械结构的固有频率与外界激励频率之间的共振问题也是导致提升机不稳定的重要原因。
此外,润滑不良和零件磨损等也是导致动力学特性恶化的常见因素。
三、振动抑制策略的提出(一)改进设计策略针对落地式摩擦矿井提升机的振动问题,提出了优化设计的策略。
这包括改善电机和减速器的安装精度,调整滑轮与绳索的间隙配合等,通过改善这些细节可以减少部分因结构设计导致的振动问题。
(二)控制策略的优化除了设计上的改进外,还提出了基于现代控制理论的振动抑制策略。
这包括引入先进的控制系统和算法,如模糊控制、PID 控制等,通过实时监测和调整电机的驱动和制动力矩来达到抑制振动的目的。
汽车发动机曲轴扭转振动分析及控制社会经济在进行着快速的发展中,人们对于汽车的使用量也在逐渐的增加,我国对于汽车建设中是要求也越加严苛。
在汽车公司进行汽车设计的过程中,对于发动机及行驶中的稳定程度越加重视。
汽车发动机曲轴扭转振动是汽车公司在对于发动机研究中的热点课题。
本为对于发动机的曲轴扭转技术进行较为全面的分析。
标签:曲轴系;扭转振动;优化设计0 前言增加对于汽车发动机的振动分析与控制,在一定程度上面可以将汽车的内部结构进行优化,增加发动机的使用时间与汽车行驶过程中的稳定性能。
曲轴扭转是发动机在工作过程中的主要部件,性能的好坏将直接对于汽车的整体性能进行影响。
本文主要对于汽车中的曲轴扭转振动进行分析研究,这项研究是十分具有实际意义的。
1 汽车发动机曲轴扭转振动系统理论分析1.1 ADAMS多刚体动力学理论ADAMS动力学理论主要使用坐标方程式进行汽车在行驶中的发动机系统的分析。
在ADAMS动力学理论中,将动力系统内的关性参考系中的坐标与方位坐标进行标注,并使用相对应的数学方程式进行多余坐标的约束,进而将已经标注的坐标进行变量。
在对于动力学的分析过程中,使用数学方程式可以将计算的效率进行大幅度提升。
1.2 ADAMS多柔体动力学理论在进行汽车生产建设中,在机械系统中已经广泛使用柔性材料,是生产设备运行中速度较快,但是运行的精度也在不断的提升,设备内的动力学性能变得更加繁琐。
刚性研究体系已经不能满足对于动力学的研究,因此柔体动力学理论就在这种情况下产生。
这种研究体系一般情况下是以刚性动力学体系作为参照依据,在对于柔体的研究中进常采用不同的处理形式。
在一定程度上面刚性与柔性的个、动力学体系进行共同使用,可以对系统中的动力学进行更加全面的认识[1]。
2 曲轴动力学研究模型2.1 三维几何模型三维几何模型可以将曲轴系统的中每个零件间的关系进行清晰的展示。
按照零件的规格与参数,利用相对应的三维软件就可以建立相对应的三维几何模型。
动力学与控制(专业代码:080122授予工学硕士学位)一、培养目标具有良好的专业素质,掌握坚实的动力学与控制基本理论与知识,了解本学科领域的研究进展和研究方向,可以在土木、机械、航空、航天等工程领域以及高等院校从事科研和教学工作的高层次人才。
二、学科、专业及研究方向简介本学科是目前应用力学领域十分活跃的研究方向。
本专业主要从事复杂系统的动力学分析、计算及控制问题的理论研究和工程应用,着眼于开展面向学科前沿与工程实际需求的交叉学科研究,培养动力学与控制领域的高层次人才。
本专业尤其注重对各种工程系统的动力学、振动与控制问题进行综合研究,研究领域涉及土木、机械、车辆、航空、航天和智能机器人等工程领域。
主要研究方向及其内容:1.工程结构振动分析与控制2.智能材料与结构控制3.机器人系统动力学4.航天器动力学与控制三、培养方式及学习年限1、培养方式:系统理论学习与科学研究相结合;指导教师个别指导与研究室集体培养相结合;讲课、讨论和自学相结合。
充分发挥导师的指导作用和教研室的集体培养作用,注重研究生自学、独立工作和创新能力的培养。
2、学习年限:2年半。
四、课程设置与学分实行学分制,总学分不低于30分。
具体课程设置见附表。
五、科学研究及学位论文要求学位论文工作是全面培训硕士生树立严谨的科学作风、掌握科学研究的基本方法和培养独立工作能力的重要环节。
论文研究工作应注重培养硕士生文献查阅与综合能力、理论分析与计算能力、实验操作能力、归纳总结能力、目标凝练能力等,并应特别注重培养和提高独立工作能力和开拓创新的能力。
学位论文题目应在导师指导下于第二学期末或第三学期初(二年制应在第二学期开题)确定,并由硕士生在研究室或一级学科范围内作选题及预研报告,广泛听取意见。
论文选题应着重选择对国民经济和科学发展具有实用价值或理论意义的课题,应具有先进性。
硕士生应在导师指导下制定论文工作计划,计划经导师和研究室审核同意后实施。
在学位论文工作期间,研究生院和学院定期组织检查,由硕士生本人汇报阶段性论文工作。