振动主动控制系统

硕士研究生非笔试课程考核报告（以论文或调研报告等形式考核用）2013 至 2014 学年 第 1 学期考核课程： 防灾减灾学提交日期： 2013 年 12月 20 日姓 名 程伟伟学 号 2012010305年 级 研二专 业 防灾减灾及防护工程所在学院 土木工程学院山东建筑大学研究生处制考核成绩 考核人结构振动的主动控制技术程伟伟(山东建筑大学土木工程学院，济南，250101)摘要：主动控制是一项积极主动的智能化措施，是根据外界刺激和结构响应预估计所需的控制力，从而输入能量驱使作动器施加控制力或调节控制器性能参数，达到减震效果。

对目前的主动控制技术的研究现状作了简要评述，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。

Abstraction：Active Control is an intelligent proactive measures，are needed to control thepre-estimate based on external stimuli and response structures, thereby driving the input energy is applied to the actuator control or regulate the controller performance parameters to achieve the damping effect. The current research status of active control techniques are briefly reviewed, elaborated mainly active vibration control and application control methods and strategies for the problems and proposed active vibration control technology trends.关键词：主动控制作动器与传感器控制方法引言：主动控制是指在振动控制过程中，经过实时计算，进而驱动作动器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。

履带车辆主动悬挂系统振动控制的研究的开题报告一、研究背景随着科技的不断发展，履带车辆作为一种重要的军事装备，其性能得到了不断提升。

然而，在履带车辆的行驶过程中，由于路面的不平坦性以及车辆的大型化，车辆振动问题成为制约其性能提升的瓶颈。

因此，如何控制履带车辆的振动，提高其行驶稳定性和行驶舒适性，成为了当前研究的热点问题。

二、研究目的和意义本研究旨在通过研究履带车辆的主动悬挂系统振动控制方法，提高履带车辆的行驶稳定性和行驶舒适性。

具体研究目的如下：1. 建立履带车辆主动悬挂系统的数学模型，分析其振动特性；2. 设计、优化主动悬挂系统的控制算法，将振动信号作为控制量，通过外部制动器、阀门等调节悬挂系统的阻尼、刚度等参数；3. 在实际测试中验证主动悬挂系统的有效性，并与传统被动悬挂系统做对比。

三、研究内容和方法本研究将重点研究履带车辆主动悬挂系统振动控制方法。

具体研究内容和方法如下：1. 建立履带车辆主动悬挂系统的数学模型，包括车辆悬挂系统、路面不平度和悬挂系统控制器等；2. 基于状态空间模型，设计悬挂系统的控制算法，并将其实现在实际测试平台中；3. 在实际测试平台上进行振动控制实验，并记录车体振动的加速度、速度等参数；4. 将主动悬挂系统的效果与传统被动悬挂系统进行对比，验证主动悬挂系统的有效性。

四、研究预期成果1. 建立履带车辆主动悬挂系统的数学模型，分析其振动特性；2. 设计、优化主动悬挂系统的控制算法，提高车辆的行驶稳定性和行驶舒适性；3. 在实际测试中，验证主动悬挂系统在振动控制方面的有效性，并证明其优于传统被动悬挂系统。

五、研究难点和解决方案1. 履带车辆悬挂系统具有非线性、时变特性，建立其数学模型时需要综合考虑各种因素的影响。

解决方案：借助系统辨识方法，对履带车辆悬挂系统进行建模，并通过试验数据对模型进行验证，提高模型的准确性。

2. 履带车辆主动悬挂系统的控制算法需要结合悬挂系统的特性进行优化，并考虑现实控制条件的限制。

结构工程振动控制振动是结构工程中一个重要的问题，当结构受到外力或内力作用时，会产生振动。

振动不仅会影响结构的稳定性和安全性，还会给人们的生活和工作带来很多不便。

因此，进行结构工程振动控制成为了当务之急。

本文将介绍几种常见的结构工程振动控制方法。

一、主动振动控制主动振动控制是一种通过主动力来控制结构振动的方法。

其基本原理是根据结构的振动响应，通过控制力的大小和作用时间来改变结构的振动状态。

常见的主动振动控制方法包括电液伺服振动控制和电液积分振动控制等。

电液伺服振动控制是通过电液伺服阀和液压缸等装置来实现的。

通过对液压缸内压力的控制，可以改变液压缸的长度，从而实现对结构振动的控制。

而电液积分振动控制则是通过控制液压缸的进油口和出油口的流量来实现的。

这两种方法都需要通过传感器对结构的振动进行实时监测，并根据监测结果进行相应的控制。

二、被动振动控制被动振动控制是一种通过添加阻尼器、隔振器等装置来消耗结构振动能量的方法。

其基本原理是通过增加结构的阻尼，降低结构的振动幅值和频率。

常见的被动振动控制方法包括阻尼器振动控制和隔振器振动控制等。

阻尼器振动控制是通过在结构中添加阻尼器来实现的。

阻尼器可以分为粘滞阻尼器、摩擦阻尼器和液体阻尼器等。

当结构发生振动时，阻尼器会吸收振动能量，并将其转化为热能，从而使结构振动幅值减小。

而隔振器振动控制则是通过在结构与地基之间添加隔振器，将结构的振动能量转移到隔振器上，从而减小对地基的振动传递。

三、半主动振动控制半主动振动控制是一种综合了主动振动控制和被动振动控制的方法。

其基本原理是通过结合主动力和阻尼装置来控制结构的振动。

常见的半主动振动控制方法包括液流能控制和磁流变控制等。

液流能控制是通过调节液压缸内的液体流量来实现的。

当结构发生振动时，液流能控制系统会根据传感器监测到的振动信号，调节液压缸内的液体流量，从而改变结构的振动状态。

磁流变控制则是利用磁流变材料的特性。

当结构发生振动时，磁流变材料会产生相应的阻尼力，从而降低结构的振动幅值。

机械系统加速度响应分析与振动控制引言机械系统在运行过程中常常会产生振动，而振动现象对于机械系统的正常运行和寿命有着重要影响。

因此，对机械系统的振动进行分析和控制是一项重要的工程任务。

本文将深入探讨机械系统加速度响应分析与振动控制的相关内容，旨在为工程师提供一些有价值的参考。

I. 加速度响应分析机械系统的加速度响应是指系统在受到外部激励时产生的加速度。

了解机械系统的加速度响应有助于我们理解系统的振动特性和对系统进行振动控制。

1. 加速度响应的基本原理机械系统受到外力作用时，会产生相应的加速度响应。

加速度响应可以分为自由振动和强迫振动两种情况。

自由振动是指系统在无外力作用下自主振动，而强迫振动是指系统受到外部激励而产生的振动。

2. 加速度响应的分析方法对于机械系统的加速度响应分析，我们可以采用频域分析和时域分析两种方法。

频域分析是指将信号在频率域上进行分解和分析，通过得到频率响应函数来描述系统的振动特性。

时域分析是指将信号在时间域上进行观察和分析，通过时域曲线来描述系统的振动特性。

II. 振动控制方法机械系统的振动控制是指采取措施减小或消除系统的振动。

有许多不同的振动控制方法可供选择，下面我们将介绍几种常见的振动控制方法。

1. 被动振动控制被动振动控制是指通过添加阻尼器或质量块等被动元件来减小系统的振动。

这种方法的优点是简单易行，但是只能在系统受到外力激励时起效。

2. 主动振动控制主动振动控制是指通过控制系统的输入力或输出力来减小系统的振动。

这种方法的优点是能够对系统的振动进行实时调节，但是需要配备控制装置，并且对系统的稳定性和可靠性要求较高。

3. 半主动振动控制半主动振动控制是指通过改变阻尼系数、刚度系数或质量等参数来减小系统的振动。

这种方法结合了被动振动控制和主动振动控制的优点，能够在一定程度上降低系统的振动幅值。

III. 振动控制实例为了更好地说明振动控制的实际应用，我们将通过一个实例来介绍振动控制的过程和效果。

工程力学中的振动控制和振动衰减的方法振动是工程力学中非常重要且普遍存在的现象。

在很多情况下，振动会对结构物、机械设备以及人们的生活和工作环境带来一系列不利影响，比如疲劳破坏、能量浪费、噪音和震动等。

因此，振动控制和振动衰减在工程实践中具有重要意义。

本文将探讨几种常见的振动控制和振动衰减的方法。

一、主动振动控制主动振动控制是指通过激励源主动地施加力或扭矩，以减小结构或系统的振动响应。

其中，最常用的主动振动控制方法是通过控制系统实时测量振动信号并根据测量结果输出相应的激励信号，通过控制设备施加力或扭矩来实现振动的主动控制。

主动振动控制的优点在于可以实时检测振动，并根据测量结果来调节控制力；通过主动振动控制，可以减小结构或系统的振动幅值，并且能够适应不同振动特性的系统。

主动振动控制需要较为复杂的控制和反馈系统，以实时检测振动信号并作出相应的控制动作。

二、被动振动控制被动振动控制是指在结构或系统中添加被动元件，通过其自身的材料特性和力学行为来实现振动的控制和衰减。

被动振动控制方法通常包括减振器、阻尼器以及填充物等。

1. 减振器减振器是一种常见的被动振动控制装置，可以通过改变结构或机械系统的振动特性来减小振动幅值。

常见的减振器包括弹簧减振器、摆式减振器、液体减振器等。

弹簧减振器通过设置弹簧与结构相连，利用弹簧的弹性来吸收振动能量，达到减小振动幅值的目的。

摆式减振器则通过在结构上安装摆杆和摆球，将振动能量通过摆动的方式消耗掉。

液体减振器则通过将流体置于结构中的腔体中，利用流体的粘性和摩擦阻尼来吸收振动能量。

2. 阻尼器阻尼器是另一种常见的被动振动控制装置，它可以通过增加系统的阻尼来减小振动响应。

常见的阻尼器包括液体阻尼器、摩擦阻尼器和粘弹性阻尼器等。

液体阻尼器通过流体的粘性产生阻尼，将振动能量转化为热能进行耗散。

摩擦阻尼器则通过设置摩擦面来产生阻尼，将振动能量通过摩擦转化为热能来耗散。

粘弹性阻尼器则利用材料的粘弹性质来实现振动阻尼。

工程力学中的振动控制方法有哪些？在工程领域中，振动现象是一个常见且重要的问题。

过度的振动可能会导致结构的疲劳破坏、降低设备的精度和可靠性、产生噪音等不良影响。

因此，研究和应用有效的振动控制方法对于保障工程结构和设备的安全稳定运行具有至关重要的意义。

一、被动振动控制被动振动控制是指不需要外部能源输入，依靠自身的结构特性来减少振动的方法。

常见的被动振动控制技术包括以下几种：1、阻尼减振阻尼是指系统在振动过程中能量耗散的能力。

通过在结构中增加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量而耗散掉，从而有效地降低振动幅度。

2、质量调谐减振质量调谐减振器是一种利用质量和弹簧组成的振动系统，通过调整其固有频率与主结构的振动频率接近，从而实现对主结构振动的抑制。

常见的有调谐质量阻尼器（TMD）和调谐液体阻尼器（TLD）。

3、隔振隔振是通过在振源和被保护对象之间插入弹性元件或阻尼元件，来减少振动的传递。

例如，在机械设备的底座安装隔振垫，可以有效地隔离设备产生的振动向基础的传递。

二、主动振动控制主动振动控制则需要外部能源输入，并通过传感器监测振动状态，控制器计算控制策略，执行器施加控制作用来实现振动的抑制。

1、主动质量阻尼（AMD）AMD 系统由传感器、控制器、作动器和质量块组成。

传感器检测结构的振动响应，控制器根据检测到的信号计算出所需的控制力，作动器将控制力施加到质量块上，从而产生与结构振动相反的力，达到减振的目的。

2、主动杆主动杆是一种可以主动施加轴向力的元件。

通过实时调整杆的长度或内部的压力，来改变结构的刚度和阻尼特性，实现振动控制。

3、压电陶瓷作动器压电陶瓷具有在电场作用下产生变形的特性。

利用这一特性，将压电陶瓷片粘贴在结构表面，通过施加电压来改变结构的振动特性。

三、半主动振动控制半主动振动控制介于被动控制和主动控制之间，它不需要持续的外部能源输入，但可以根据结构的振动状态实时调整自身的参数，以达到较好的振动控制效果。

工程力学中的振动控制技术有哪些？在工程领域中，振动是一种常见但又往往需要加以控制的现象。

无论是大型的机械结构，如桥梁、高层建筑，还是精密的仪器设备，如光刻机、航天器，振动都可能带来诸多不利影响，如降低结构的稳定性、影响设备的精度和可靠性、产生噪音甚至导致结构的疲劳破坏。

因此，振动控制技术在工程力学中具有至关重要的地位。

首先，被动振动控制技术是较为常见且应用广泛的一类方法。

其中，阻尼减振技术是典型代表。

通过在结构中添加阻尼材料，如粘弹性阻尼器、摩擦阻尼器等，可以将振动能量转化为热能等其他形式的能量耗散掉，从而有效地减小振动幅度。

例如，在桥梁结构中，常常在连接处安装阻尼器来减少车辆通过时引起的振动。

质量调谐减振技术也是被动控制中的重要手段。

通过在主结构上附加一个质量块，并调整其质量和位置，使其与主结构的振动频率达到一定的匹配关系，从而实现减振效果。

这种技术在高层建筑和大型机械结构中常有应用。

此外，隔振技术也是一种有效的被动控制方法。

常见的隔振元件有橡胶隔振器、弹簧隔振器等。

将需要保护的设备或结构安装在隔振器上，可以阻断振动的传递路径，从而减少振动对其的影响。

比如，在一些精密仪器的安装中，常常采用隔振平台来隔离外界环境的振动干扰。

主动振动控制技术则是一种更加先进和有效的控制手段。

主动控制技术通常需要外部能源输入，并通过传感器实时监测结构的振动状态，控制器根据监测到的信息计算出控制策略，最后由作动器施加相应的控制力来抑制振动。

其中，主动质量阻尼（AMD）系统是一种常见的主动控制技术。

它通过作动器驱动质量块产生与结构振动相反的力，从而达到减振的目的。

这种技术在高层建筑和大跨度桥梁的风振控制中表现出色。

主动拉索控制技术在桥梁和大跨度空间结构中也有广泛应用。

通过调节拉索的张力，改变结构的刚度分布，从而控制振动。

半主动振动控制技术结合了被动控制和主动控制的特点，具有能耗低、可靠性高的优点。

磁流变阻尼器和电流变阻尼器是半主动控制中常用的元件。

高层建筑的振动控制技术在现代化的城市中，高层建筑如雨后春笋般拔地而起。

这些高楼大厦不仅是城市繁荣的象征，也为人们提供了更多的生活和工作空间。

然而，随着建筑高度的增加，振动问题也逐渐凸显出来。

高层建筑在风荷载、地震作用以及人群活动等因素的影响下，可能会产生较大的振动，这不仅会影响居住者的舒适度，还可能对建筑结构的安全性造成威胁。

因此，研究和应用高层建筑的振动控制技术显得尤为重要。

一、高层建筑振动的来源及影响高层建筑振动的来源多种多样。

风荷载是其中一个主要因素。

当强风刮过高层建筑时，会在建筑表面产生复杂的气流，从而引起结构的振动。

地震作用也是不可忽视的，尽管在设计中会考虑地震的影响，但强烈的地震仍可能导致建筑产生较大的振动。

此外，人群的活动，如在楼层中的行走、跳跃，以及机器设备的运行等，也会引发一定程度的振动。

高层建筑的振动会带来诸多不利影响。

首先，过大的振动会让居住者感到不适，影响生活和工作质量。

长期处于振动环境中，可能会导致人们出现头晕、恶心等症状。

其次，振动可能会对建筑内部的设备和设施造成损坏，影响其正常运行。

最重要的是，频繁且强烈的振动会对建筑结构本身产生疲劳损伤，降低结构的承载能力和耐久性，从而危及建筑的安全。

二、高层建筑振动控制技术的分类为了减轻高层建筑的振动，科研人员和工程师们研发了多种振动控制技术，主要可以分为被动控制技术、主动控制技术和半主动控制技术三大类。

被动控制技术是通过在建筑结构中设置耗能装置或改变结构的特性来消耗振动能量，从而减小振动响应。

常见的被动控制装置包括调谐质量阻尼器（TMD）、调谐液体阻尼器（TLD）和粘滞阻尼器等。

TMD 是一个由质量块、弹簧和阻尼器组成的系统，其固有频率通过调整与结构的主要振动频率相近，从而吸收振动能量。

TLD 则是利用液体的晃动来消耗能量。

粘滞阻尼器则是通过内部液体的粘性阻力来耗散能量。

主动控制技术则是通过传感器实时监测建筑的振动状态，然后由控制器计算出所需的控制力，并通过作动器施加到结构上，以主动地抑制振动。

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。