随机振动控制系统的正弦加随机测试(SOR)

多点随机振动试验控制系统的设计随机振动试验（SRV）是一种用于评估机械结构、航空航天器、车辆、建筑物等物体的结构动态特性的测试方法。

这种测试方法被广泛应用于航空、航天、汽车和工程领域，它可以提供完整的结构响应信息，这些响应信息是静态试验无法提供的。

因此，进行随机振动试验的控制系统是至关重要的。

控制系统需要能够控制试验台的振动、信号刺激和传感器数据采集。

其中，设计一个多点随机振动试验控制系统是一项挑战，需要以下方面考虑：1.系统框架设计系统框架设计涉及到控制系统的硬件和软件结构。

硬件方面，需要确定试验台的机械结构和振动驱动器、传感器、放大器和数据采集卡等设备的选型和配置。

软件方面，需要确定采用的数据采集和信号处理软件，以及控制算法的实现方式和界面设计等。

这些方面的设计需要考虑到试验的目的和需求，为系统的可维护性、扩展性和稳定性提供保障。

2.机械结构设计机械结构设计是控制系统的重要部分，涉及到试验台的振动驱动和振动响应。

根据试验需求，需要设计试验台的机械结构以及振动驱动器和振动响应传感器的位置和数量。

机械结构设计需要考虑试验物体的大小和重量，以及试验台的强度和稳定性。

3.振动控制算法设计振动控制算法是实现试验台振动的关键，需要根据试验目的和试验物体的特性进行不同的算法选择。

通常使用的振动控制算法有PID控制器、最小二乘逆算法、自适应控制算法等，算法的选择要根据系统性能、实现难度和控制精度等因素考虑。

4.数据处理与分析数据处理和分析是SRV试验的重要环节，需要对传感器采集到的信号进行处理和分析。

数据处理包括去噪、滤波、采样和校准等方面，以得到清晰的信号。

数据分析包括模态分析、谱分析、频响函数分析、相位分析等，以获取试验物体的结构动态特性。

通过以上的设计，可以实现一个高效、稳定、精确的多点随机振动试验控制系统，为结构动态特性的研究和设计提供重要的工具。

振动试验技术和数据处理和分析方法振动试验是指评定产品在预期的使用环境中抗振能力而对受振动的实物或模型进行的试验。

根据施加的振动载荷的类型把振动试验分为正弦振动试验和随机振动试验两种。

正弦振动试验包括定额振动试验和扫描正弦振动试验。

扫描振动试验要求振动频率按一定规律变化，如线性变化或指数规律变化。

振动试验主要是环境模拟，试验参数为频率范围、振动幅值和试验持续时间。

振动对产品的影响有:结构损坏，如结构变形、产品裂纹或断裂;产品功能失效或性能超差，如接触不良、继电器误动作等，这种破坏不属于永久性破坏，因为一旦振动减小或停止，工作就能恢复正常;工艺性破坏，如螺钉或连接件松动、脱焊。

从振动试验技术发展趋势看，将采用多点控制技术、多台联合激动技术。

简介振动试验是仿真产品在运输、安装及使用环境中所遭遇到的各种振动环境影响，本试验是模拟产品在运输、安装及使用环境下所遭遇到的各种振动环境影响，用来确定产品是否能承受各种环境振动的能力。

振动试验是评定元器件、零部件及整机在预期的运输及使用环境中的抵抗能力。

最常使用振动方式可分为正弦振动及随机振动两种。

正弦振动是实验室中经常采用的试验方法，以模拟旋转、脉动、震荡(在船舶、飞机、车辆、空间飞行器上所出现的)所产生的振动以及产品结构共振频率分析和共振点驻留验证为主，其又分为扫频振动和定频振动两种，其严苛程度取决于频率范围、振幅值、试验持续时间。

随机振动则以模拟产品整体性结构耐震强度评估以及在包装状态下的运送环境，其严苛程度取决于频率范围、GRMS、试验持续时间和轴向。

振动又分为正弦振动、随机振动、复合振动、扫描振动、定频振动。

描述振动的主要参数有:振幅、速度、加速度。

振动试验包括响应测量、动态特性参量测定、载荷识别以及振动环境试验等内容。

响应测量主要是振级的测量。

为了检验机器、结构或其零部件的运行品质、安全可靠性以及确定环境振动条件，必须在各种实际工况下，对振动系统的各个选定点和选定方向进行振动量级的测定，并记录振动量值同时间变化的关系(称为时间历程)。

正弦振动实验方法及参数设定摘要：本文对机电设备正弦振动实验中的相关问题进行了讨论，并对试验参数进行分析。

关键词：振动；固有频率；模态；参数Sinusoidal vibration test method and parameter settingCui Chao, Wang Xiangqin,Zhan Da GuiAbstract: This paper discusses the relevant problems in the sine vibration experiment of electromechanical equipment, and analyzes the test parameters.Key words: vibration, natural frequency, mode, parameter1前言：振动是物体相对于平衡位置所作的往复运动，它是机电设备普遍的运动形式。

振动对设备的影响有：结构损坏，如结构变形、产品断裂。

振动对设备的另外一个影响是功能失效或者性能降低，造成工作失灵或稳定性丧失。

通常振动试验根据施加的振动载荷类型分为正弦振动试验和随机振动试验。

正弦振动是物体的运动随时间按正弦函数变化的运动。

本文结合GB/T 30549-2014永磁交流伺服电动机通用技术条件、GB/T 2423.10-2019 环境试验第2部分：试验方法试验FC：振动（正弦）对电机振动实验展开探讨。

试验条件和设备选择2振动实验台原理：电动机振器将电能转化为机械能，将导电线圈至于恒定磁场产生力，推动固定受试件的台面。

如图1所示。

图1 振动台示意图试验台由支撑受试件的台面、动圈、绕组、励磁线圈、机座、各种安全装置等。

试验过程中可根据公式选择合适的台面。

F=(m0+m1+m2+m3)aF:试验台提供的推力、m0：动圈质量、m1：夹具质量、m2：被测样件质量、m3：台面质量、a：加速度幅值根据公式不同质量的样件选择合适的台面。

振动试验分类北京西科远洋机电设备有限公司 Jeff.jiang振动试验根据模拟振动环境的不同输出不同的激励波形，根据激励波形的不同振动试验可分为：1.正弦扫频试验正弦试验是最早的振动试验，传统的扫频正弦试验通过改变信号的频率、相位和幅值来实现。

正弦试验通过正弦信号发生器改变信号的频率和幅值，控制试件在频率范围内按要求振动。

正弦扫频试验在研究结构的共振峰特性时是尤为有效的。

结构共振点上会激发出很高的响应，在共振点实行定频振动，是疲劳试验的有效手段。

美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x 正弦试验的最重要特点是使用跟踪滤波器技术，使用固定的或者比例带宽的高品质数字跟踪滤波器可以确保在存在环境噪声的情况下仍然能精确地测量和控制正弦试验。

2.谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验，首先通过正弦扫频获取评估谐振特征的传递函数，输入频率范围、幅值阈值和最低Q值(尖锐度)参数用于判断哪些模态会被评估为谐振峰。

谐振搜索和驻留在很多机械结构的疲劳试验中非常有效。

谐振搜索和驻留自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。

跟踪驻留试验在高周期关键部件如涡轮机叶片和汽车曲轴的疲劳试验中非常常见。

美国迪飞DP SignalStar 与 北京西科 Standard 2x谐振搜索和驻留主要集中在结构疲劳试验上。

疲劳试验中会自动跟踪谐振峰的偏移来驻留激励，同时可以限制幅值和频率的偏离度来终止试验。

3.多正弦试验疲劳试验时，如汽车厂商的发动机部件试验，多个频率的正弦同步扫频可以大大减少试验时间。

在德国汽车制造商组织的推动下，该方法目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用。

依据一家知名的德国汽车制造商的要求。

多频率正弦试验已经发展为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。

这一试验方法的目的是在不影响试验效果的前提下降低试验时间和开发成本。

DP的SignalStar多频率正弦控制软件减少了试验时间，且不牺牲试验控制精度和试验效果。

正弦振动试验和随机振动试验的区分什么产品要做正弦振动?什么产品要做随机振动?在筛选实验中,在同种振动量级和同样时间条件下,是不是随机振动对所有的产品的筛选度都比正弦振动要大。

简单的说, 正弦振动的振动在于找出产品设计或包装设计的脆弱点, 看在哪一个具体的频率点响应最大. 就是所谓的共振点.(Resonant Frequency, Natural Frequency).找到共振点后在该共振点作驻留测试.(10 min.dwell or more), 确定产品能否承受共振带来的影响. 在做package design的时候,要尽量避开该频率点.随机振动要根据不同的运输方式来确定psd level;可参考astm, mil-std810,ista或IEC68;随机振动与正弦振动的区别，正弦振动在任意一瞬间只包含一种频率的振动，而随机振动在任意一瞬间包含频谱范围内的各种频率的振动，这些频率能量的大小按照规定的谱图分布。

如下图所示：对于正弦振动峰值＝1.4倍的有效值;对于随机振动峰值＝3倍的有效值.余下几个问题，我自己都不是很清楚！望大虾们出手!正弦振动是一种确定性的振动，其任一时刻的状态是可以计算得到的，而且是一个确定的数值。

随机振动的是一种非确定性的振动，预选是不可能确定物体上某一时刻的运动瞬时值，只服从统计规律。

由于随机振动包涵频谱内所有的频率，所以样品上的共振点会同时激发并可能相互影响，所以试验比同量级的正弦试验严酷理论上，随机振动加速度的峰值可能是其总均方根值的任意倍，但在实现中不可能，一般标准要求其峰值不得少于总均方根值的3倍;一般情况是随机振动可发现更可的问题,因为随机振动同一时间里面包括了很长的频率范围,而正弦振动一个时间里面只有一个频率,但有时也有例外,当产品的机构的脆弱点刚刚好频率与正弦振动频率相近,正弦(定频或长扫频速度很慢的振动)有时也可发现问题,但实际上这种问题, 在实际应用的过程中一般不会发现,随机振动也可以为找共振点吧，记得以前做振动试验的时候，使用随机方式，坐在那里看着.看哪个频率下振动幅度大，记下这个频率后，使用定频方式来做振动！其实大部分现实世界中的振动多是随机振动，除了像回转机械之类所产生的振动以外。

振动试验技术论文摘要：振动试验技术是一门专业性很强的技术学科，需要从试验参数识别、试验控制、振动分析、故障预测与诊断、试验夹具设计等各个方面入手，加强这门试验技术研究。

关键词：随机振动试验技术振动控制振动试验是在实验室条件下产生一个人工可控的振动环境，该环境模拟产品生命周期（制造/维修、运输、工作、其它）内的使用振动环境，使产品经受与实际使用过程的振动环境相同或相似的振动激励作用，考核产品在预期使用过程的振动环境作用下，能否达到设计所规定的各项技术要求，同时也是考核产品结构强度和可靠性的一个主要试验方法。

因此，振动试验是产品可靠性试验的重要组成部分。

1 正弦振动试验1.1 正弦振动试验原理振动变量是正弦函数形式的一种振动试验。

1.2 正弦振动试验方法常用的正弦振动试验分为：定频振动和扫频振动。

定频振动是指频率一定，振动加速度（或幅值）、试验时间可变的正弦振动试验。

扫频振动即正弦扫描，指按规定振动量的正弦波，在试验频率范围内，以某种规律连续改变振动频率以激励被试件。

扫描时频率变化率称为扫描速率，扫描形式分为线性扫描和对数扫频两种。

[1]1.3 正弦振动试验的峰值加速度要求（1）振动环境：保证在规定频率范围内，控制传感器上的正弦峰值加速度偏差不大于规定值的±10%。

（2）振动测量：保证在试验频率范围内，振动测量系统提供传感器安装面上的正弦峰值测量数据，其偏差在振动量值的±5%之内。

（3）均方根加速度值：正弦振动均方根加速度等于0.707倍的峰值加速度。

2 随机振动试验2.1 随机振动定义振动变量是一种随机变化的振动试验，在任意给定时刻，其瞬时值都不能精确预知。

因此，随机振动用统计的方法来进行描述，采用频率域统计描述，即用功率谱密度函数来描述随机信号在频率域的统计特性。

[2]3 随机振动试验技术3.1 试验允差随机振动规定了加速度谱密度、频率测量、横向加速度允差要求。

3.1.1 加速度谱密度文献[3]规定在任何情况下，控制传感器上的加速度谱密度的允差应不超过±3 dB，500 Hz以上可以放宽到-6～+3 dB，但是超过允差的累积带宽应限制在整个试验频率带宽的5%以内。

正弦振动试验和随机振动试验的区分Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998正弦振动试验和随机振动试验的区分什么产品要做正弦振动什么产品要做随机振动在筛选实验中,在同种振动量级和同样时间条件下,是不是随机振动对所有的产品的筛选度都比正弦振动要大。

简单的说, 正弦振动的振动在于找出产品设计或包装设计的脆弱点, 看在哪一个具体的频率点响应最大. 就是所谓的共振点.(Resonant Frequency, Natural Frequency).找到共振点后在该共振点作驻留测试.(10 or more), 确定产品能否承受共振带来的影响. 在做package design的时候,要尽量避开该频率点.随机振动要根据不同的运输方式来确定psd level;可参考astm, mil-std810,ista或IEC68;随机振动与正弦振动的区别，正弦振动在任意一瞬间只包含一种频率的振动，而随机振动在任意一瞬间包含频谱范围内的各种频率的振动，这些频率能量的大小按照规定的谱图分布。

如下图所示：对于正弦振动峰值＝倍的有效值;对于随机振动峰值＝3倍的有效值.余下几个问题，我自己都不是很清楚！望大虾们出手!正弦振动是一种确定性的振动，其任一时刻的状态是可以计算得到的，而且是一个确定的数值。

随机振动的是一种非确定性的振动，预选是不可能确定物体上某一时刻的运动瞬时值，只服从统计规律。

由于随机振动包涵频谱内所有的频率，所以样品上的共振点会同时激发并可能相互影响，所以试验比同量级的正弦试验严酷理论上，随机振动加速度的峰值可能是其总均方根值的任意倍，但在实现中不可能，一般标准要求其峰值不得少于总均方根值的3倍;一般情况是随机振动可发现更可的问题,因为随机振动同一时间里面包括了很长的频率范围,而正弦振动一个时间里面只有一个频率,但有时也有例外,当产品的机构的脆弱点刚刚好频率与正弦振动频率相近,正弦(定频或长扫频速度很慢的振动)有时也可发现问题,但实际上这种问题, 在实际应用的过程中一般不会发现,随机振动也可以为找共振点吧，记得以前做振动试验的时候，使用随机方式，坐在那里看着.看哪个频率下振动幅度大，记下这个频率后，使用定频方式来做振动！其实大部分现实世界中的振动多是随机振动，除了像回转机械之类所产生的振动以外。

正弦振动试验简介及频率、振幅、试验持续时间的选择正弦振动试验的目的是在试验室内模拟产品在运输、储存、使用过程中所可能经受到的正弦振动及其影响。

正弦振动主要是由于飞机、车辆、船舶、空中飞行器和地面机械的旋转、脉动、振荡等诸力所引起的。

正弦振动的主要用途：•模拟激励源是周期函数的振动•搜索结构共振评论•考核试件的疲劳强度•与随机振动叠加产生模拟实际环境的振动正弦振动试验的试验条件（严酷等级）由频率、振幅、试验持续时间三个参数共同确定。

1、相关术语定义正弦振动：振动参量可由时间自变量的正弦函数描述的周期振动。

频率：周期的倒数。

频率的单位是赫兹（Hz），相当于每秒循环一次。

振幅：位移、相对位移。

它表征物体上一点相对于某参考系的位置变化的时间变量。

（振动的）峰—峰值，给定时间区间内振动最大正值与最大负值之间的差值。

交越频率：振动的某一特性从一种关系转变为另一种关系时的频率。

例如：当振动幅值或均方根值从等位移一频率关系转变为等加速度一频率关系时的频率为交越频率。

2、相关标准振动试验标准有很多，不同的国家地区行业，会有不同标准体系，如下：ASTM，ISTA，MIL，EN，IEC，ETSI，JIS，SAE、JASO、IEC，ISO等。

现行常见的振动试验标准有：GB2423，GJB150A，GJB360，GJB548，IEC61373，GB21563，GB6587，GB11287，GB16806，QC413，ISO16750等其中正弦振动标准主要包括：•GB/T2423.10-2008 电工电子产品环境试验第2部分: 试验方法试验Fc: 振动(正弦)•IEC60068-2-6-2007 基本环境试验规程.第2部分:试验.第6节:试验Fc:振动(正弦波)3、试验方法在正弦振动试验方法中又规定了扫频试验和定频试验两种试验方法。

扫频试验扫频试验是指在试验过程中维持一个或两个振动参数（位移、速度或加速度）量级不变，而振动频率在一定范围内连续往复变化的试验。

基于联合振动试验系统的正弦加随机振动研究严鲁涛;杨志鹏;王有杰【摘要】In order to increase the range of vibration frequencies,a novel combination of the hydraulic vibration table and the electrodynamic shaker was proposed.The joint test system has been used in sine on random vibration test. The sine signals and random signals were provided by the hydraulic and electrodynamic shaker respectively,and the control algorithms based on spectrum equalization and power spectral density (PSD)equalization were utilized.The variable spring-damping elements were set to simulate the transfer properties from the table to the electrodynamic shaker. Based on the simulation results by the MSC (Nastran)software,it is indicated that the dynamic characteristics of electrodynamic vibration shaker is closely related to the low frequency part of test article.In accordance with the random and sine signals,the control algorithms can continuously update the drive signals,and the control accuracy of the reproduced PSD at the control point is quite satisfactory.%提出联合振动试验系统，将液压振动台与电动台有效结合，并实现较大量级的正弦加随机振动。