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机械系统的动态特性分析与振动控制方法研究1. 引言机械系统的振动问题一直以来都是一个重要的研究领域。
振动不仅会对机械系统的性能产生负面影响，还可能导致寿命缩短、损坏甚至事故发生。
因此，对机械系统的动态特性进行分析和振动控制方法的研究具有重要的理论和实践意义。
2. 动态特性分析2.1 动力学模型机械系统的动态特性分析首先需要建立相应的动力学模型。
常用的方法包括拉格朗日动力学方法和牛顿第二定律方法。
根据机械系统的实际情况，选择合适的模型方法对系统进行描述，包括质点系统、弹簧-质点系统、刚体系统等。
2.2 振动特性机械系统的振动特性包括固有频率、阻尼比、振动形态等。
通过振动特性的分析，可以了解机械系统的固有振动情况，为后续的振动控制提供基础。
3. 振动控制方法3.1 被动控制方法被动控制方法是指通过对机械系统的一些部件进行改进或添加，从而减小系统的振动。
常用的被动控制方法包括添加减振装置、调整阻尼或刚度等。
这些方法主要依靠系统自身的特性实现振动控制。
3.2 主动控制方法主动控制方法是指通过主动干预系统的振动状态，实现振动控制。
主动控制方法通常包括传感器采集振动信号、控制系统分析信号并产生控制指令的过程。
常用的主动控制方法有模态控制、自适应控制和智能控制等。
3.3 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方法之间的一种方法，它通过在特定的条件下改变系统的特性，实现振动控制。
常用的半主动控制方法包括液态火花阻尼器、磁流变阻尼器等。
4. 实验研究为验证上述振动控制方法的有效性，进行了一系列的实验研究。
以某机械系统为对象，通过选取不同的控制方法进行振动控制，并对比分析振动减小效果。
实验结果表明，不同的振动控制方法在不同振动频率和振幅下表现出不同的控制效果。
5. 结论机械系统的动态特性分析与振动控制方法的研究对于提高机械系统的性能和安全性具有重要意义。
通过对机械系统的动力学模型进行建模分析，可以了解系统的振动特性，为后续的振动控制提供基础。
基于机械作动器的振动主动控制技术研究的开题报告一、选题背景与意义目前，振动主动控制技术已经应用于航空、汽车、建筑工程、机器人、医学等领域，大大提高了系统的安全性和稳定性。
然而在振动控制中通常采用电液伺服机构等电子元件来实现主动控制，但这些元件原始价格高、容易损坏，需要配备相应的保护措施并设置额外的传感器、处理器等电子设备，增加了成本的同时，亦降低了供电的稳定性以及对工作条件的要求。
针对这些问题，机械作动器作为一种新兴的主动控制机构，可以代替电子元件实现振动主动控制的任务，具有快速响应、体积小、成本低等优点。
因此，本课题拟基于机械作动器的振动主动控制技术进行研究，以期能够提高振动控制技术在各个领域的应用和推广。
二、研究内容和方案机械作动器基于可调谐弹簧和质量，能够通过简单地几何结构振动实现动态特性的调节，从而实现振动主动控制的目的。
因此，本课题具体的研究内容为：1. 建立机械作动器的理论模型：基于柔性多体动力学理论，建立机械作动器的动力学模型，分析机械作动器的特性。
2. 设计机械作动器的控制装置：根据作动器模型，设计作动器的控制装置，实现对作动器的激励及阻尼控制。
3. 室内实验研究：通过仿真和实验研究，检验机械作动器振动主动控制算法的有效性。
三、预期成果通过本课题的研究，预期达到以下成果：1. 建立机械作动器的动力学模型，分析机械作动器的特性。
2. 设计实现对机械作动器的激励及阻尼控制的控制装置。
3. 建立振动主动控制算法并进行仿真测试和实验研究，验证机械作动器振动主动控制技术的可行性和有效性。
四、总体进度安排1. 建立机械作动器的动力学模型，并完成对其特性的分析，预计时间为一个月。
2. 设计机械作动器的控制装置，预计时间为一个月。
3. 建立振动主动控制算法并进行仿真测试，预计时间为两个月。
4. 室内实验研究，预计时间为两个月。
5. 撰写论文，预计时间为一个月。
五、参考文献1. Zuo L., et al. Development of a New Mechanical Actuator for Vibration Control, J. of Intell. Mater. Syst. and Structures, 1998, 9(9): 735-748.2. Zhang H., et al. A Novel Actuator for Vibration Control, J. Sound and Vibration, 2002, 250(2): 343-357.3. 郝峻峰，李建新，高红枚，张国旺. 基于机械作动器的振动主动控制研究[J]. 振动与冲击，2011，30(2): 1-6.4. Gendreau M., et al. Dynamic Response and Control of Structures Using Mechanical and Acoustic Artificial Impedance Systems, J. of Sound and Vibration, 1998, 216(5): 913-941.。
基于动磁式主动吸振器的振动主动控制的开题报告一、研究背景和目的振动控制是指对某种结构或系统的振动进行调节或减少，使其达到应有的振动状态，是薄板振动控制、隔振、减震、噪声控制、建筑结构抗震等领域中的重要技术之一。
随着航空、航天、交通、建筑等科技领域的发展，人们对振动控制的要求也越来越高。
传统的振动控制方法主要是被动控制，即采用刚度元件、质量元件、阻尼元件等被动控制元件，通过改变结构本身的建筑材料和结构设计来控制振动，但是这种控制方式存在响应速度较慢，控制效果差、控制精度低等问题，而且无法对非线性系统进行控制，因此需要新的振动控制方法，动磁式主动振动控制技术应运而生。
动磁式主动吸振器(AMM)是一种能够实现主动控制的振动吸附器，它是一种基于磁流变(MR)技术的新型振动控制装置，其工作原理是通过改变磁场强度来改变其阻尼特性，从而实现对振动的主动控制。
动磁式主动吸振器具有调节范围大、阻尼控制性能优良、响应速度快等优点，能够实现对多自由度系统的控制，因此在飞行器、高速列车、桥梁和建筑结构等领域有广泛的应用前景。
本文旨在研究基于动磁式主动吸振器的振动主动控制技术，通过实验研究了解动磁式主动吸振器的工作原理、振动控制特性和参数优化方法，进一步提高动磁式主动吸振器在实际应用中的效果，为振动控制技术的推广和应用提供理论支持和实验基础。
二、主要研究内容本研究的主要内容包括以下几个方面：1. 动磁式主动吸振器的工作原理和特性分析。
通过理论分析和数值模拟的方法，研究动磁式主动吸振器的工作原理和参数优化方法，探讨其在振动控制中的作用机理和影响因素。
2. 动磁式主动吸振器的设计与制造。
根据理论分析和实验需求，设计制造一定规格的动磁式主动吸振器样机，完成其组装和调试工作。
3. 振动主动控制实验的设计和实施。
以建筑结构的振动为研究对象，通过对测试样本的悬挂试验，得到实验数据，对比分析对比不同状态下的振动响应情况。
4. 主动控制的算法选择与应用。
文章编号:1002-6886(2005)02-0052-04振动主动控制技术的研究进展陈丽萍(南华大学,湖南 衡阳 421001) 作者简介:陈丽萍(1966—),女,工程师,现从事振动控制与计算机应用方面的科研工作。
收稿日期:2004-02-05摘要:本文介绍了国内外振动主动控制技术的研究现状,着重分析了振动主动控制中致动器、传感器、控制器以及系统建模等方面的发展情况。
关键词:振动主动控制 致动器 传感器 控制器中国分类号:T B535.1 文献标识码:AResearch St a tus and D evelop i n g Trend of Acti ve V i bra ti on Con trolCHEN L i 2p i n gAbstract:This paper intr oduces the research status of active vibrati on contr ol,and analyzes the p resent status and devel op ing trend of the actuat or,sens or and contr oller as well as modeling of the syste m used for the active vibrati on contr ol .Key words:active vibrati on contr ol;actuat or;sens or;contr oller1 前言振动控制按对振动控制机理的不同可分为被动控制和主动振制两大类。
被动控制由于不需要外界能源,装置结构简单,许多场合下减振效果与可靠性较好,已获得广泛应用。
但随着科学技术的发展,以及人们对振动环境、产品与结构振动特性越来越高的要求,被动控制已难以满足要求。
振动主动控制是指在振动控制过程中,根据传感器检测到的结构或系统振动,应用一定的控制策略,经过实时计算,驱动致动器对结构或系统施加一定的力或力矩,以抑制结构或系统的振动[1,2]。
华中科技大学硕士学位论文摘要潜艇在国家海域防卫方面起着至关重要的作用，振动与噪声是潜艇性能的一项关键参考指标。
潜艇的动力轴系为潜艇提供推进力，在此工作过程中，轴系纵向所受的外激振力产生纵向振动，对潜艇的隐蔽性和动力性能造成极大的影响，因此，研究轴系的纵向振动控制尤为关键。
目前对轴系纵向振动的控制方法采用较多的是被动控制，主动控制研究较少，大多数还处在理论阶段。
本文主要针对轴系的纵向振动控制这一课题，从振动的主动控制方面入手，围绕压电材料在此领域的应用进行了探索，着手搭建了基于堆叠式压电作动器的轴系纵向振动主动控制试验平台，并进行了实验研究。
具体内容如下：（1）建立了轴系系统物理模型，分别介绍了分布参数法和集总质量法，并通过这两种方法对轴系模型进行了分析，获得了对轴系振动特性起主要影响作用的低阶固有频率。
（2）设计了基于压电材料的主动控制试验平台，搭建了以压电作动器为控制力驱动元件的驱动结构，对主动控制方法进行了介绍，提出了本文所采用的基于经典控制理论的主动控制方案，即基于PID算法的主动控制方案。
并对整个实验平台的设计进行了详述，包括主动试验平台的结构设计以及控制系统的设计。
（3）完成了基于压电材料的主动控制试验平台的仿真以及试验，通过对搭建的试验平台振动特性进行分析，推导了轴系系统在参考面处的系统响应关系，利用MATLAB编程，对系统的减振效果进行了仿真分析，获得了两个减振效果较好的频率点，分别为161HZ、362HZ；根据仿真获得的两个频率点，进行定频激振，分别完成主动控制实验，实验结果表明：主动控制对试验平台的纵向振动减弱效果分别能达到16.6%、28.2%，因此可以得知，基于PID算法的轴系纵向振动主动控制有较好的效果。
关键词：纵向振动，压电材料，主动控制，PID算法华中科技大学硕士学位论文AbstractSubmarine plays an important role in the defense of national sea area.Vibration and noise are a key reference index of submarine performance.The dynamic shafting of a submarine provides propulsion for the submarine.In this process,the longitudinal vibration of the shafting caused by the external exciting force exerts a great influence on the concealment and dynamic performance of the submarine.Therefore,the study of the longitudinal vibration control of the shafting is particularly critical.At present,the passive control is the most widely used method to control the longitudinal vibration of shafting,while the active control research is less,and most of them are still in the theoretical stage.In this thesis,aiming at the problem of longitudinal vibration control of shafting,starting from the active control of vibration,the application of piezoelectric materials in this field is explored.A test platform for active vibration control of shafting based on stacked piezoelectric actuators is built and experimental research is carried out. The details are as follows:(1)The physical model of shafting system is established,and the distributed parameter method and lumped mass method are introduced respectively.The shafting model is analyzed by these two methods,and the low-order natural frequencies,which play a major role in shafting vibration characteristics,are obtained.(2)An active control test platform based on piezoelectric material is designed,and a driving structure with piezoelectric actuator as the driving force is built.The active control method is introduced.The active control scheme based on classical control theory, which is the active control scheme based on PID algorithm,is proposed in this paper.The design of the whole experimental platform is described in detail,including the structure design of the active test platform and the design of the control system.(3)The simulation and experiment of the active control test platform based on piezoelectric materials are completed.Through the analysis of the vibration characteristics of the test platform,the system response relationship of the shafting system at the reference plane is deduced.By using MATLAB programming,the vibration reduction effect of the system is simulated and analyzed,and two frequency points with华中科技大学硕士学位论文better vibration reduction effect are obtained,which are161HZ and362HZ respectively. According to the two frequencies obtained by simulation,fixed frequency excitation is carried out and active control experiments are completed respectively.The experimental results show that the effect of active control on reducing the longitudinal vibration of test platform can reach16.6%and28.2%respectively.Therefore,it can be known that the active control of longitudinal vibration of shafting based on PID algorithm has better effect.Key words：Longitudinal vibration,piezoelectric material,active control,PID algorithm华中科技大学硕士学位论文目录摘要 (I)Abstract (II)目录 (IV)1绪论 (1)1.1课题来源 (1)1.2课题研究背景与意义 (1)1.3国内外主要研究现状 (3)1.4本文的主要工作内容 (6)2船舶推进轴系振动特性分析 (7)2.1引言 (7)2.2轴系模型的建立 (8)2.3模型特性的分析 (8)2.4本章小结 (19)3基于压电材料的主动控制试验平台的整体设计 (20)3.1引言 (20)3.2基于压电材料的主动控制试验平台的结构设计 (21)3.3振动主动控制方法 (32)3.4基于压电材料的主动控制试验平台的控制系统设计 (39)3.5本章小结 (46)华中科技大学硕士学位论文4基于压电材料的主动控制试验平台的仿真及试验研究 (47)4.1引言 (47)4.2轴系纵向振动控制仿真 (47)4.3主动控制试验 (59)4.4对比分析 (66)4.5本章小结 (67)5总结与展望 (68)5.1全文工作总结 (68)5.2主要创新点 (69)5.3研究展望 (69)致谢 (70)参考文献 (71)华中科技大学硕士学位论文1绪论1.1课题来源该研究课题获得了来自华中科技大学与第七〇一所的合作课题的大力支持，该合作课题为：轴系振动控制设备研制及轴系试验。
航空发动机的振动控制技术研究航空发动机作为飞机的核心部件，其性能和可靠性直接关系到飞行的安全与效率。
然而，在航空发动机的运行过程中，振动问题始终是一个关键挑战。
过度的振动不仅会影响发动机的工作性能，缩短其使用寿命，还可能导致严重的安全事故。
因此，对航空发动机的振动控制技术进行深入研究具有极其重要的意义。
航空发动机振动产生的原因是多方面的。
首先，发动机内部的旋转部件，如涡轮叶片、压气机叶片等，由于其高速旋转时的不平衡，会产生离心力，从而引发振动。
其次，气流在发动机内部的不稳定流动，如喘振、失速等现象，也会导致压力波动，进而引起振动。
此外，发动机的结构设计不合理、制造误差以及材料的缺陷等，都可能成为振动的诱因。
为了有效控制航空发动机的振动，工程师们采取了多种技术手段。
其中，主动振动控制技术是近年来的研究热点之一。
主动振动控制是指通过传感器实时监测发动机的振动状态，然后由控制器计算出相应的控制信号，驱动执行机构对振动进行主动抑制。
例如，采用电磁作动器或压电作动器，可以根据振动情况产生相应的反向力，从而抵消振动。
被动振动控制技术在航空发动机中也得到了广泛应用。
常见的被动振动控制方法包括增加结构的刚度和阻尼。
通过优化发动机的结构设计，如采用更坚固的材料、合理的支撑方式等，可以提高结构的固有频率，避免与激振频率重合，从而减少振动。
同时，在发动机的某些部位安装阻尼器，如橡胶阻尼器、液压阻尼器等，可以将振动能量转化为热能消耗掉，降低振动的幅度。
除了上述两种主要的控制技术，还有一些其他的方法也在航空发动机振动控制中发挥着作用。
例如，通过对发动机进行动平衡调试，可以减少旋转部件的不平衡量，降低振动的源头。
此外，利用有限元分析等数值模拟方法，在设计阶段就对发动机的振动特性进行预测和优化，能够提前采取措施避免潜在的振动问题。
在实际应用中，航空发动机的振动控制技术面临着诸多挑战。
首先，发动机的工作环境极其恶劣，高温、高压、高转速等条件对振动控制装置的可靠性和耐久性提出了很高的要求。
