振动控制.ppt
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南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl12022/11/9振动控制振动控制VibrationControl南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl2022/11/92课程在学科体系中的位置课程在学科体系中的位置振动控制振动控制是联系振动理论和控制理论的一门交叉学是联系振动理论和控制理论的一门交叉学科。
科。
结构动力学结构动力学振动数值分析振动数值分析(有限元计算有限元计算)振动测试与分析、模态分析理论振动测试与分析、模态分析理论计算机科学计算机科学自动控制理论自动控制理论振动控制振动控制南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl2022/11/93课程学习目标课程学习目标理论目标理论目标了解常用的振动控制的方法和原理;了解常用的振动控制的方法和原理;掌握振动控制的基本理论和基本方法;掌握振动控制的基本理论和基本方法;实践能力实践能力了解在实际工程中的应用;了解在实际工程中的应用;解决工程中实际振动问题的能力。
解决工程中实际振动问题的能力。
南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl2022/11/94课程主要内容课程主要内容绪论绪论被动控制被动控制振动隔离、阻尼减振、动力吸振振动隔离、阻尼减振、动力吸振主动控制主动控制数学模型数学模型控制律设计控制律设计典型的控制器设计:
典型的控制器设计:
PID控制器控制器,状态反馈控制状态反馈控制器器南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl2022/11/95参考书籍参考书籍顾仲权顾仲权,振动主动控制振动主动控制张阿舟张阿舟,振动控制工程振动控制工程张阿舟张阿舟,实用振动工程实用振动工程2-振动控制与设计振动控制与设计RichardC.Dorf,现代控制系统现代控制系统(第八版中译第八版中译版版)WodekK.Gawronshi,AdvancedStructuralDynamicsandActiveControlofStructuresSigurdSkogestad,MultivariableFeedbackControcontrol:
analysisanddesign南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl2022/11/96考核方法考核方法闭卷考试(闭卷考试(80%)平时成绩(平时成绩(20%)作业:
迟交或缺一次作业扣作业:
迟交或缺一次作业扣10分,两次取消考试资格分,两次取消考试资格缺席处理:
无故缺席一次扣缺席处理:
无故缺席一次扣10分,三次取消考试资格分,三次取消考试资格课件交流邮箱:
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/振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/97第一章第一章绪论绪论第一章第一章绪论绪论南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/98主要内容主要内容振动控制的任务振动控制的任务振动控制的分类振动控制的分类振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法振动主动控制的原理和特点振动主动控制的原理和特点振动控制的实现途径振动控制的实现途径振动控制问题的几个实例振动控制问题的几个实例南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/991.1振动控制的任务振动控制的任务振动控制振动控制是振动工程领域内的一个重要分支,是振是振动工程领域内的一个重要分支,是振动研究的出发点和归宿。
动研究的出发点和归宿。
两方面内容:
两方面内容:
振动的抑制,尽量减小有害的振动以保证系统正常工作,振动的抑制,尽量减小有害的振动以保证系统正常工作,延长使用寿命。
延长使用寿命。
振动的利用,利用有利的振动实现某种工程目的;振动的利用,利用有利的振动实现某种工程目的;如振动筛,夯土机如振动筛,夯土机地面振动环境试验地面振动环境试验振动控制的任务:
振动控制的任务:
通过一定的手段使受控对象的振动水平满足人们预定的通过一定的手段使受控对象的振动水平满足人们预定的要求。
要求。
受控对象:
各类产品、结构或系统的总称。
受控对象:
各类产品、结构或系统的总称。
南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9101.1振动控制的任务振动控制的任务振动工程中的振动问题振动工程中的振动问题飞行器重大事故中,飞行器重大事故中,40%与振动有关;与振动有关;建筑物的抗震、抗风设计;建筑物的抗震、抗风设计;交通工具如汽车的舒适性;交通工具如汽车的舒适性;共振:
激励频率与系统固有频率重合,系统将产生剧烈共共振:
激励频率与系统固有频率重合,系统将产生剧烈共振,必须加以控制;振,必须加以控制;强迫振动下系统响应呈交变状(交变位移、交变应力),强迫振动下系统响应呈交变状(交变位移、交变应力),可能导致结构疲劳破坏;可能导致结构疲劳破坏;各类机载设备在振动环境中可靠工作,乘员对交通工具舒各类机载设备在振动环境中可靠工作,乘员对交通工具舒适性的要求等问题,均要求人们设法降低系统的振动水平;适性的要求等问题,均要求人们设法降低系统的振动水平;自激振动,如飞机机翼的颤振自激振动,如飞机机翼的颤振南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9111.2振动控制的分类振动控制的分类按不同性质的振动区分,振动控制包括按不同性质的振动区分,振动控制包括动力动力响应响应的控制和的控制和动稳定动稳定的控制。
的控制。
受控对象对外界随时间变化的扰动都会引起受控对象对外界随时间变化的扰动都会引起动力响应,如共振导致结构的变化或破坏;动力响应,如共振导致结构的变化或破坏;动不稳定是由于受控对象内部出现正反馈而动不稳定是由于受控对象内部出现正反馈而引起随时间增长越来越大的振动,在短时间引起随时间增长越来越大的振动,在短时间内导致产品或结构的严重破坏。
内导致产品或结构的严重破坏。
南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9121.2振动控制的分类振动控制的分类从能量交换的角度,振动控制可分为从能量交换的角度,振动控制可分为被动控制被动控制、主动控制主动控制和和半主动控制半主动控制;振动控制或振动抑制,是尽量减小有害的振动,从能量的角度看,振动控制或振动抑制,是尽量减小有害的振动,从能量的角度看,其本质是振动控制系统是否与外界发生能量交换的关系。
其本质是振动控制系统是否与外界发生能量交换的关系。
被动控制被动控制(PassiveControl):
除外界振动源或干扰外,无):
除外界振动源或干扰外,无其他外部能量输入或交换的振动系统;其他外部能量输入或交换的振动系统;主动控制主动控制(ActiveControl):
除外界振动源或干扰外,有):
除外界振动源或干扰外,有其他外部能量输入或交换的振动系统;其他外部能量输入或交换的振动系统;半主动控制半主动控制(Semi-ActiveControl):
是一种振动系统的参):
是一种振动系统的参数控制技术。
根据系统输入的变化和对系统输出的要求,数控制技术。
根据系统输入的变化和对系统输出的要求,实时调节某些环节的刚度、惯性以及阻尼特性,从而使系实时调节某些环节的刚度、惯性以及阻尼特性,从而使系统获得优良的振动特性。
统获得优良的振动特性。
南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9131.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法1.消振:
从能量的角度看,振源是系统产生过度振动的根消振:
从能量的角度看,振源是系统产生过度振动的根源,若能减小振源的激励能量,则系统过度的振动就不源,若能减小振源的激励能量,则系统过度的振动就不会发生。
会发生。
治本的方法,但是一般无法使振源的激振能量减小到理想的程治本的方法,但是一般无法使振源的激振能量减小到理想的程度;度;减小旋转机械的偏心度,飞轮动平衡;减小旋转机械的偏心度,飞轮动平衡;车刀颤振,添加冷却剂。
车刀颤振,添加冷却剂。
消振消振南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9141.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法消振隔振2.隔振:
振源与受控对象之间串加一个子系统,隔振:
振源与受控对象之间串加一个子系统,以减小受控对象对振源激励的响应。
以减小受控对象对振源激励的响应。
两类隔振问题:
两类隔振问题:
对于产生激励力的振源,隔力;对于产生激励力的振源,隔力;对于产生运动激励的振源,隔幅;对于产生运动激励的振源,隔幅;南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9151.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法隔力隔力隔力隔力隔幅隔幅隔幅隔幅南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9161.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法从控制理论的角度,隔振就是在振源和受控对象之从控制理论的角度,隔振就是在振源和受控对象之间串加一子系统,相当于在传递路线中串联了一个间串加一子系统,相当于在传递路线中串联了一个环节。
环节。
原系统原系统控制系统控制系统传递函数变化:
传递函数变化:
H(s)H(s)G(s)南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9171.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法消振隔振3.吸振:
又称动力吸振。
在受控对象上附加一个子系统吸振:
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称之为动力吸振器,用它产生吸振力以减小受控对象对振源激励的响应。
对振源激励的响应。
从能量的角度,使激励能量分配到受控对象和子系统上,并从能量的角度,使激励能量分配到受控对象和子系统上,并使分配到受控对象上的能量最小,以达到减振目的。
使分配到受控对象上的能量最小,以达到减振目的。
吸振南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制VibrationControl第第一一章章绪绪论论2022/11/9181.3振动被动控制的原理和方法振动被动控制的原理和方法从控制理论的角度阐述吸振的原理:
从控制理论的角度阐述吸振的原理:
吸振器产生的吸振力吸振器产生的吸振力p(t),使受控对象的输入变为,使受控对象的输入变为f(t)-p(t),从而达到减振目的。
,从而达到减振目的。
南京航空航天大学南京航空航天大学振动工程研究所振动工程研究所振动控制振动控制
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