动载光电平台的振动控制及模态分析

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多自由度系统的振动模态分析

多自由度系统的振动模态分析

多自由度系统的振动模态分析振动是物体在受到外界作用力或受到初始扰动后产生的周期性运动。

在工程领域中,多自由度系统的振动模态分析是一项重要的研究内容。

本文将介绍多自由度系统的振动模态分析的基本原理和方法。

一、多自由度系统的定义多自由度系统是指由多个相互连接的质点组成的系统。

每个质点都可以在三个坐标方向上自由运动,因此系统的自由度就是质点的个数乘以每个质点的自由度。

多自由度系统的振动模态分析可以帮助我们了解系统的固有振动特性,为工程设计和结构优化提供依据。

二、振动模态的概念振动模态是指多自由度系统在固有频率下的振动形态。

每个固有频率对应一个振动模态,振动模态的数量等于系统的自由度。

振动模态分析可以帮助我们确定系统在不同频率下的振动特性,从而预测系统的响应和寻找可能的共振点。

三、振动模态分析的方法1. 模态分析方法模态分析是一种通过数学方法求解系统的固有频率和振动模态的方法。

常用的模态分析方法包括有限元法、模态超级位置法等。

有限元法是一种基于离散化的方法,将系统分割成有限个小单元,通过求解每个单元的振动特性,最终得到整个系统的振动模态。

模态超级位置法是一种基于物理原理的方法,通过测量系统在不同频率下的振动响应,推导出系统的振动模态。

2. 模态参数的计算模态参数是指描述振动模态特性的参数,包括固有频率、振型、振幅等。

模态参数的计算可以通过实验测量和数值模拟两种方法。

实验测量是通过激励系统,测量系统在不同频率下的振动响应,并通过信号处理和频谱分析等方法计算出模态参数。

数值模拟是通过建立系统的数学模型,利用计算机仿真软件求解系统的振动模态。

四、振动模态分析的应用振动模态分析在工程领域有广泛的应用。

首先,振动模态分析可以帮助工程师了解系统的固有振动特性,从而优化设计和改善结构。

其次,振动模态分析可以用于故障诊断和预测,通过对系统的振动模态进行监测和分析,可以判断系统是否存在异常或潜在故障。

此外,振动模态分析还可以应用于声学工程、航天工程、汽车工程等领域。

大负载光电稳定平台技术研究的开题报告

大负载光电稳定平台技术研究的开题报告

大负载光电稳定平台技术研究的开题报告一、研究背景及意义:随着现代工业技术的飞速发展,大规模复杂工程的设计、生产和制造已经成为常态。

其中,精密制造领域的高精度运动控制技术在促进现代制造业发展中具有重要的应用价值。

而光电稳定平台技术作为一种高精度运动控制技术,已经在现代精密制造领域得到了广泛应用。

光电稳定平台技术是一种基于视觉信号反馈控制的高精度运动平台控制技术,在各类精密检测仪器和设备中,光电稳定平台技术的应用范围日益广泛。

通过光电元器件的反馈调整,实现对光电平台精准微调,确保光学元器件的位置精度,提高制造过程中的一致性和精度。

然而在实际应用过程中,光电稳定平台技术不可避免地面临着大负载的问题。

例如,在医疗器械的精密手术操作中,手术麻醉仪器需要配备高精度的光电稳定平台,但由于人体组织的负载较为复杂,光电稳定平台需要具有适应性较强的负载能力。

因此开展大负载光电稳定平台技术研究,对于促进现代医疗器械及工业自动化领域的发展,具有很高的实用价值和推广应用前景。

二、研究内容:本次研究主要围绕大负载光电稳定平台技术实现方法的探究和研发展开,具体包括以下几个方面:1.大负载光电稳定平台控制技术研究本研究将针对大负载场景下,光电稳定平台的控制技术进行深入研究。

主要包括控制算法设计、运动控制系统的设计和实现等方面。

其中以视觉反馈控制技术为核心,结合先进的控制算法,使光电稳定平台具有更强的适应性和性能表现。

2.大负载光电稳定平台的结构设计本研究将从大负载场景下的工作环境、负载要求、结构材料等方面入手,设计出具有高强度、高刚性、高重载轴向能力等特点的光电稳定平台。

同时,针对负载场景下的长期使用问题,采用耐磨损、耐腐蚀的材料进行设计,提高光电稳定平台的使用寿命。

3.大负载光电稳定平台的实验研究在设计出符合负载条件下的光电稳定平台后,需要进行实验验证。

将对设计出的光电稳定平台进行稳定性测试、精度测试、负载能力测试等,验证设计方案的可行性和实用性。

两轴四框架机载光电平台稳定原理分析

两轴四框架机载光电平台稳定原理分析

a n a l y z e d . T h e n t h e d e l f e c t i o n r a t e f r o m t h e mo t o r i s d e iv r e d i n t h e r a t e s t bi a l i z e d l o o p; t h e c o n t r o l b l o c k d i a g r a m o f i n —
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作者 简介 : 吕宏宇 ( 1 9 8 5一) , 男, 硕士研究生 , 工程师 , 主要从 事伺服 平 台控 制器 的设计 与相关控 制理论 的研究 。E - m a i l :
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收稿 日期 : 2 0 1 4 — 1 0 - 2 3
两轴 四框 架结 构光 电平 台 的运动 学方 程式 。
5 隔离载 机扰 动分 析
四框 架光 电平 台主要 依靠 内框 架 系统 隔离 载机
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度; b 为外方位框架相对载机的速度 。
同样 , 外方 位 框 架 角 速 度 ∞ 对 外 俯 仰 框 架 的
Ab s t r a c t : I n t h i s p a p e r , t h e w o r k i n g p r i n c i p l e o f e l e c t r o - o p t i c a l s t a b i l i z e d p l a f t o r m w i t h t w o — a x i s a n d f o u r - g i mb a l i s

光电平台框架结构减振特性设计分析

光电平台框架结构减振特性设计分析

光电平台框架结构减振特性设计分析摘要:讲述了光学稳定平台结构设计特性,讲述了机械谐振频率对设备的重要性,强调设定支撑筋和减重孔是机械谐振频率的有效手段。

此外,结构合理布局尽可能紧密,重量大一点的构件接近旋转轴线减少惯性力矩,也有助于机械固有频率。

对于传统式光学平台结构的重量较大、可靠性不太理想,稳重制定了一种中小型两轴光学平台,阐述了其架构主体结构的多形式特性,找出了平台易共震的薄弱点,对平台进行了减振功能优化设计方案。

关键词:广电平台;减振特性;设计分析一、引言光电侦察稳定平台是航空侦察的主要设备之一,可以在迅速捕捉、跟踪和收集运动目标。

光学平台是获得外界信息的主要构件,其稳定性能直接关系获得图象信息的实时同步效果。

伴随着无人飞机技术发展,光学平台有关技术的研究与应用也变得越来越获得重视,广泛用于航空远洋航行、国防、警用装备、民用设备、农牧业等行业。

但传统式光学平台体积重量大,构造稳定性能不理想,严重制约了无人机系统的高速发展。

文中制定了一种中小型两轴光学平台,对其自身的震动特性展开了深入分析科学研究,达到最理想的平稳实际效果。

光学平台构造关键从内框架、俯仰轴、主机架、方位轴和基座等组成。

当光学式平台底座固定于载置台上时,平台可以绕方位轴开展方位转动,内框架可以绕俯仰轴开展俯仰的转动[1]。

二、现有平台系统的分析第一个方案为双轴二框架结构。

在空中侦查平台上,双轴式、两个机架的设计和应用最为广泛,技术也比较成熟。

该方法是将光电传感器等探测装置放置在由俯仰和方位两个坐标轴构成的垂直平台上,利用陀螺灵敏平台的相对惯性进行空间移动,再由陀螺稳定环驱动坐标系力矩电机,以消除外部扰动力矩,实现系统的稳定。

该双构架稳定系统是目前国际上较为成熟和常用的稳定设备,在小载荷高精度稳定方面表现出了很好的效果。

由于电子侦察技术和装备的不断进步,目前主要由电视、红外和激光等构成的侦察装置,由于其负荷越来越大,各种不利的干扰瞬间也随之增大。

物理实验技术中的振动测量与解析方法

物理实验技术中的振动测量与解析方法

物理实验技术中的振动测量与解析方法振动作为物体的一种运动形式,广泛存在于各个领域。

在物理实验中,准确测量和分析振动现象是十分重要的。

本文将探讨物理实验技术中的振动测量与解析方法。

一、振动测量技术1.光电测振法光电测振法是一种通过光电测量来估测物体振动状态的方法。

它通过将物体固定在光电测振仪上,利用光电测振仪中的激光器和光敏位置传感器来测量物体的振动位移。

该方法具有高分辨率和高灵敏度的特点,适用于精确测量微小振动。

2.电容传感器测振法电容传感器测振法利用电容传感器来测量物体振动的方法。

当物体振动时,导致电容传感器的容量发生改变,通过测量电容传感器的电容变化来计算出物体的振动位移。

电容传感器测振法具有快速响应和较高的精度,常用于测量中等振幅的振动。

3.激光干涉测振法激光干涉测振法是一种利用激光干涉原理来测量物体振动的方法。

该方法利用激光束照射到物体上,并通过测量激光光束在物体表面反射出的干涉光信号的变化来计算物体的振动位移。

激光干涉测振法具有非接触性、高精度和灵敏度高的特点,适用于测量微小振动。

二、振动解析方法1.频谱分析法频谱分析法是一种将振动信号分解为不同频率分量的方法。

它可以将复杂的振动信号分解为一系列单一频率的分量,用于分析物体振动的频率特性。

常用的频谱分析方法包括傅里叶变换和小波变换。

频谱分析法可以帮助我们了解物体的共振频率以及受力后的振动特性。

2.模态分析法模态分析法是一种研究物体振动模态的方法。

它通过对物体进行激励,并测量物体在不同模态下的振动响应,从而确定物体的各个振动模态及其特征参数。

常用的模态分析方法包括振型测试和响应谱法。

模态分析法对于研究物体的振动特性和结构动力学具有重要意义。

3.相位空间分析法相位空间分析法是一种通过分析物体在相位空间中的轨迹来研究振动特性的方法。

它可以将多维振动信号映射到相位空间中,从而形成轨迹。

通过观察轨迹的形状和演化规律,可以揭示物体的非线性振动特性,并推断物体的非线性动力学行为。

机械振动模态的特性分析与控制

机械振动模态的特性分析与控制

机械振动模态的特性分析与控制引言机械振动是工程领域经常遇到的问题之一。

无论是大型机械设备还是微小的机械结构,都可能存在振动问题。

因此,对于机械振动的特性进行分析和控制显得尤为重要。

本文将就机械振动模态的特性进行探讨,并介绍一些常见的控制方法。

一、机械振动模态的定义机械振动模态是指机械系统在特定频率下的振动形态。

通俗来说,就是机械系统在不同频率下的振动模式。

机械振动模态的定义对于分析机械系统的振动特性至关重要。

通过对机械振动模态的分析,可以了解系统的主要振动频率、振动方式等信息,为问题的解决提供指导。

二、机械振动模态的表示方法机械振动模态的表示方法有多种,其中最常用的是模态参数法。

模态参数法通过计算机模拟等手段,得到机械系统在不同频率下的振动模态。

具体来说,就是通过对机械系统的动力学方程进行求解,找到系统的特征频率和相应的振动模态。

这种方法具有较高的精度和可靠性,是目前工程实践中应用最广泛的方法。

三、机械振动模态的特性分析机械振动模态的特性包括频率、振幅、相位等。

其中频率是最为重要的特性之一。

通过对机械振动模态频率的分析,可以了解机械系统的固有频率和共振频率。

固有频率是机械系统在自由振动状态下的频率,与机械系统的结构和质量参数有关。

共振频率是机械系统受到外界激励时振动幅值急剧增大的频率,与机械系统的刚度和阻尼参数有关。

振幅是机械振动模态的另一个重要特性。

振幅表示了机械系统在不同频率下振动的幅值大小。

通过对机械振动模态振幅的分析,可以了解机械系统在不同频率下的振动强度。

振幅的大小直接影响到机械系统的稳定性和工作效率。

相位是机械振动模态的另一个重要特性。

相位指的是机械系统在不同频率下振动的时间延迟。

通过对机械振动模态相位的分析,可以了解机械系统在不同频率下的振动相位差。

相位的大小和变化情况直接影响到机械系统的振动同步性和稳定性。

四、机械振动模态的控制方法针对机械振动模态的特性,可以采取一系列控制方法来实现振动的抑制和控制。

工程力学中的振动控制和振动衰减的方法

工程力学中的振动控制和振动衰减的方法

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。

航空航天领域的结构动力学分析方法

航空航天领域的结构动力学分析方法

航空航天领域的结构动力学分析方法在航空航天领域中,结构动力学是一门关键的学科,它研究了飞行器或航天器在飞行过程中受到的各种载荷以及结构的振动响应。

结构动力学分析方法的发展和应用对于设计和优化飞行器结构,提高其可靠性和耐久性具有重要意义。

本文将介绍航空航天领域中常用的结构动力学分析方法。

一、模态分析方法模态分析是结构动力学中最基本和常用的方法之一。

它通过计算结构的固有频率、振型和振幅等参数,来了解结构的振动特性。

在航空航天工程中,模态分析被广泛应用于预测和控制结构的振动问题。

通过模态分析,可以有效地识别结构的主要振型,并设计出相应的控制策略,以减小结构振动引起的破坏。

二、频响分析方法频响分析是指在结构受到谐波激励时,计算结构的频率响应。

在航空航天领域,频响分析被广泛应用于结构在飞行过程中受到的各种载荷的分析。

根据不同频率下的振动响应,可以评估结构的稳定性和性能。

频响分析方法可以帮助工程师确定结构的固有频率、共振频率以及传递函数等参数,从而对结构的设计和优化提供指导。

三、有限元分析方法有限元分析是一种数值分析方法,能够模拟结构的复杂力学行为。

在航空航天工程中,有限元分析广泛应用于各种结构的强度、刚度和振动等方面的分析。

有限元方法将结构划分为多个小区域,通过建立节点和单元之间的关系,建立结构的数学模型。

然后通过求解得到节点的位移、应力等信息,从而分析结构的力学行为。

有限元分析方法可以提供多种载荷情况下结构的响应,为工程师提供了设计和优化结构的依据。

四、瞬态分析方法瞬态分析是指在结构受到突发载荷或者非稳态载荷时,计算结构的响应。

在航空航天领域,由于飞行器或航天器在飞行过程中受到的载荷是时变的,因此瞬态分析方法被广泛应用于结构的疲劳性能和振动响应的分析。

通过瞬态分析,工程师可以了解结构在不同时刻的响应情况,从而对结构的材料和几何参数进行调整,提高结构在复杂载荷下的工作性能。

综上所述,航空航天领域的结构动力学分析方法包括模态分析、频响分析、有限元分析和瞬态分析等多种方法。

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(编辑 黄
获)
排 汽 孔 内表 面 光 洁 度 很 差 排 汽 孔 交 汇 处 几 何 过 渡 剧 烈


未 做 圆 角 过 渡 处 理 加 工 不 当还 会 产 生 飞 边 进



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作 者 简 介 :冷 启 霜 ( 1 9 6 5 ) 女
字 木 交 i i; i
理 论 /研 发 /设 计 /制 造
动载光电 平台的振动控制及模态分 析
陈凯

项 能全

刘建 东

( 华 中 光 电 技 术 研 究 所 武 汉 光 电 国 家 实验 室 武 汉
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或 车辆 颠 振

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阀杆 承 载 能力 下 降 在 冲击 载荷 作 用 下 发 生 延 性 断 裂


5



建 议 改 进 阀杆 的 结 构 设 计

提 高 排 汽 孔 处 的承 载 能

力 保 证 排 汽 孔 内表 面 的 粗 糙 度 达 到 工 艺 要 求 对 排 汽 孔
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体 运 动 产 生 的振 动

各种 大气 现 象 和 空 气 动力 学 因素产

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生 的气 流 和 低 频 热 动 力 效 应 等 ;内 部 干 扰 包 括 电视 红 外
频 率 范 围 覆 盖 结 构 低 阶模 态 频 率 以 及 引 起 显 著 声 音 辐 射


物理 分册

200 8 44

( 6 ) :3 2 5

326

的 区 域 阀 杆 的 承 载 面 积 减 小 存 在 应 力 集 中效 应 阀 杆
[2 ]
孙 智 等 失 效 分 析 :基 础 与 应 用 [ M ] 北 京 :机 械 工 业 出 版 社




2 0 0 5 :2 2 4

225
图 3 ( a ) ( b )所 示 夹 杂 物 评 定 结 果 为

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口 分 析来 看
阀杆 就 是 在 冲击 载 荷 和 应 力 集 中


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严把材质检

验 关 确 保 阀杆 的 材 质检 验 结 果 符合 技 术 要 求
[参考文 献 ]
4
分 析 与讨 论
[1 ]

王 梅 英 等 中 亚 调 节 阀 油 动 机 活 塞 杆 断 裂分 析 [ J ] 理 化 检 验




从 阀杆 的 结 构 设 计 来 看

在 阀杆 的 三 个 排 汽 孔 交 汇
的 高 频 频 率 在 某 些 频 率作 用 下 振 动会 放 大 强 烈 的 振 动
, 。
传 感 器 的 调 焦 与变倍 机 构 引 起 的 干 扰 振 动
3 3


光 电成 像组
金相 分析
变 化 引起 的 冲击 载 荷


应 力 集 中 区 对 冲击 载 荷 是 非 常 敏

在 阀杆 的 断 口 附 近 取 样 制 备 金 相 样 品
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