振动主动控制系统
一种实用的振动主动控制系统研究
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ ｏ ｒ ｃ ｉａ ｔｖ ｂ ａ ｉ ｎ Ｃｏ ｔ ｏ ｙ ｔ ｍ ｓ ａ ｃ ｆａ Ｐ ａ ｔｃ ｌＡｃ ｉ ｅ Ｖｉ ｒ ｔｏ ｎ ｒ ｌＳ ｓｅ
ＭＡ －ｅ 。Ｔ ｌｉ ＯＮＧ ｎ Ｘｉ
器两 端从 而反作 用 于振 动结 构 。
出了高档汽车的振动控制和乘客舒适度之间关 系的
研究 。从工业上讲 ， 机械手臂的控制精度越来越高 ，
机械手臂的振动问题正亟待解决 ； 空间结构 的 日趋 大型化 、 柔性化及控制精度要求 的提高 ， 求解决 也要
航天 器柔 性 部 件 的振 动 控 制 问 题 。另 一 方 面 ， 电 压 材料 具 有频 响 宽 、 量轻 、 构 简单 、 电转 换 性 强 、 质 结 机
（ ｏｌ ｅｏ ｃ ａ ｉ ｌ ｎ ｉｅｒ ｇａ ｄＡ ｔｍ ｔ ｎ Ｈｕ ｑａ ｎｖ ｒ ｔ Ｃ ｌ ｇ ｆ ｅ Ｍｅｈ ｎｃ ｇｎ ｅ ｎ ｎ ｕｏ ａｉ ， ａ ｉ Ｕ ｉ ｓ ， ａＥ ｉ ｏ ｏ ｅ ｉ
Ｑ ａｚｏ ｕｉ ６０ ，ｈｎ ） ｕｎｈｕＦｊ ｎ３控制 系统如 图 １ 所示 ， 首先将压 电陶瓷传感片 粘贴 到振 动 结构 上 ， 用来 检 测 系统 的振 动状 态 ， 过 通 电荷放大 电路将检测到 的电荷信号放大 ， 以电压 的 形式传递给控制 电路 ， 控制 电路将其处理后送给高 压放 大 器 ， 最后 将得 到 的 高 电压 加 到压 电 陶瓷 作 动
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一
种实用的振动主动控制系统研究
９
文章编号 ：０６—１５ （０ ８ ０ ０ ０ ０ １０ ３５ ２ ０ ） ３— ０９— ４
一
种 实用 的振 动 主 动 控 制 系统 研 究
结构振动的主动控制技术资料
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
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
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。
基于FPGA的振动主动控制系统的设计与实现
ｄｎｉｃ ｔ ｎａｐｏｃ ，ａ ｄＬ Ｇ ｃｎｒｌ ｌｏｉ ｍ ｉ ｕ ｅ ｏ ｉｒｔ ｎ ｃｎｒ ｙｔｍ ｈ ａ － ｅ ｔ ａ ｏ ｐ ｒａｈ ｎ Ｑ ｏ ｔ ｇｒｈ ｓ ｓｄｆｒｖ ａｉ ｏ ｔ ｌｓｓ ．Ｔ ｅｈ ｒ ｉ ｆ ｉ ｏａ ｔ ｂ ｏ ｏ ｅ ｄ
ｗａｅ ｒ ａｉａ ｉｎ ｏ ｉｉａ ｏ ｒ ｌｅ ｙ ｔ ｍ ａ ｅ ｎ Ｆ ｒ ｅ ｌｚ ｔ ｆａ ｄ ｇｔ ｌｃ ｎｔｏｌｒ ｓ ｓｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ＰＧＡ ｓｐｒ ｓ ｎ ｅ ｏ ｉ ｅ ｅ ｔ ｄ，ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｆ ｒ ｅ ｉｎ ｎ ｈ ｏ ｗａ ｅ ｄ ｓｇ ｔ
ｄｓ ｕ ｓ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｉ ｌ ａ ｔ ｅ ｅ ｅ ｅ ｍ． Ａ ｓ ｕ ｔ ｒｌｍｏ ｅ ｓ ｅ ｔ ｂ ｉ ｅ ｓｎ ｙ ｔｍ － ｉ ｓ ｅ ａ ｅ ｎ ｆ ｘｂ ｅ ｃ ｎ ｉ ｖ ｒ ｄ ｂ ａ ｃ ｌ ｌ ｔ ｃｕ ａ ｄ ｌｉ ｓ ｌ ｈ ｄ ｕ ｉ ｇ ａ ｓ ｓ ｒ ａ ｓ ｅ ｉ
ｌ ｓ ｈ ｗ ．Ｔ ｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｕ ｔｓ ｏ ｓ ｔ ａ ｈ ｅ ｉｎ ｄ ａ ｔ ｅ ｖ ｂ ａ ｉｎ ｃ ｎ ｒｌ ｓ ｓｅ ｃ ｎ ｆ ｗ ｉ ｓｏ ｎ ｏ ｈ ｘ ｅｉ ｍｅ ｔｌｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔ ｔｅ ｄ ｓｇ ｅ ｃｉ ｉ ｒ ｔ ｏ ｔ ｙ ｔｍ ａ ｖ ｏ ｏ
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第３卷 第 １ １ 期 ２０ ０７年 ２月
南
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理
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Ｖ０ ． Ｎｏ Ｉ ３１ ．１ Ｆｅ ｂ．２ ０ ０７
Ｕｎ ｖ ｒ ｉ ｆ Ｓ ｉｎ ｅ ａ ｄ Ｔ ｉ ｅ ｓｔ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｖ
制 系统 。构 建 了振 动 主动控 制物 理 实验 系统 ， 过 辨 识得 到被 控 系统 的数 学模 型 ； 采 用线性 通 并
机械系统加速度响应分析与振动控制
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
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。
振动主动控制技术应用现状与研究进展综述
步求解结构振动最优控制输入 ， 在振 动主动控制领域应 用 比 和测量信号 比较确定时 ， 采用最优算法设计 控制器可 以较 容易
较普遍 。当被控对象结构参 数模 型可 以被精确 建模 ， 并且 激励 地取得控制效果 。由于舰船隔振 控制系统建模 复杂 ， 建立 其精 确 的系统模型存在一些 困难 ， 国内外学 者对 采用最优控 制算法
系 统 特性 进行 预 知 ， 且 性 能 比较 稳 定 ， 这 就 限 制 了 自适 应 滤 波 算法的应用 。 ２ ． ３ 模 糊 控 制算 法
传感器采集 的振动信号 ， 结合控制 算法计算 出发送 到作动器 的
信号 ， 产生一个反相 振动 以抵 消剩余 振动 ， 从而 进一 步减小 振
１ 振 动 主 动 控 制 技 术 的 应 用 现 状
主 动 控 制 即是 在 被 控 对 象 系 统 中增 加 作 动 器 ， 通 过控制算 法 来 调 节 作 动 器 的输 出 ， 使 作 动器 的 输 出与 被 控 设 备 的 振 动 相 抵消 ， 从 而 达 到 减 振 的 目的 ， 可 以对 低 频 振 动 有 较 强 的 跟 踪 消
应 用 现状 ， 介绍 了控 制算 法的 研究 进展 ， 并 对 舰船 振动 主动控 制技 术未 来 的发 展 前景 进行 了展望 。
关键 词 ： 舰船； 振动； 主动控 制技 术 ； 控制算 法
０ 引言
舰船机械设备振动噪声 一直 是船舶界研究 的难点 与重 点 ， 机械设备的振 动噪声一方 面会显 著降低设备本身 的使用 寿命 ， 另一方面也会影响操 作人 员的正 常工作 ， 降低 航行 的舒适 性 ， 最重要的是机 械设 备 振动 噪声 过 大会 降低舰 船 的战 斗性 能 。 舰船将振动噪声通过船体辐射至水下 ， 这会 使敌人在很 远的地 方通过声接收设备就能发现舰船 ， 从而暴 露 目标 ］ 。在舰船设 备振动控 制 领域 中， 目前 研究 最 多 的 即是 振 动 主 动控 制技 术Ｉ ２ ］ 。本 文将针对舰船振动主动控制 技术 ， 综述舰船 振动主动
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近年来随着各种高科技产业制程越来越精
密，相关的仪器设备对于环境振动隔离的要求
也越来越严格。在半导体产业有许多设备都必
须考虑降低环境振动，如曝光设备scanner、
stepper，检验设备SEM、SPM、TEM、椭圆偏
光仪等等，几乎每一台设备都需要安装隔振系
统。
传统被动式隔振系统多半是以气垫弹簧或
者是钢圈弹簧阻成，有些会再加入阻尼以降低
自然频率的共振效果。适当的设计通常可以隔
离频率在3、4 Hz以上的振动，而且越高频率
的振动隔离效果越佳，但是却会放大低频率的
振动，尤其是隔振系统自然频率的振动。对于
结构第一自然频率超过20、30 Hz的多数仪器设
备而言，这些无法隔离而传递上来的低频率地
板振动在经过设备仪器结构体时，已经大幅衰
弱而没有明显的影响。然而对于现代微奈米等
级的精密设备仪器而言，许多都对2、3 Hz的
低频率振动十分敏感，变化缓慢的低频率振动
可能对于承载大质量组件的梁结构造成类似静
态弯曲的明显位移，造成系统内各个组件的相
对运动，严重影响其定位的精度。例如，对于
长行程的雷射量测应用，会产生光程的扰动；
对于SPM(Scanning Probe Microscope)会使光
学影像模糊；或是造成电子束偏离预期的路径
等等。因此，如何有效隔离低频率振动，以降
低对超精密仪器设备的影响，一直是高科技产
业所关切的问题。在整个科技界朝向微小化的
过程中，硬盘储存密度越来越大、半导体制程
的线宽越来越小、所有光学系统分辨率越来越
高，这些发展将使得低频率微振动的主动控制
研究益发显得重要。因此，国内自行研发一个
符合微奈米等级之精密仪器设备振动规范需求
的主动式隔振系统，实为高科技产业所迫切需
要的。
振动的控制方法主要为：被动式(Passive)与主
动式(Active)的控制方法。过去传统中振动问题之
防治，大多使用被动式的控制方式，此系将隔振
组件与吸振材料之组合体，置于振动源或是对振
动敏感的精密仪器设备的基座上，利用吸振材料
的吸振性质将振动能量吸收，或由隔振组件予已
隔绝。此种方法通常对于中高频的振动有很好的
效果，但对较低频振动，则因受限于传统隔振系
统的自然频率0f的特性，在低于02f的频率范围振
动无法予以抑制。
振动与噪音主动控制是应用一些可控制致动器所产生的
“第二”振动或噪音场与原始“主要”的扰动场形成破坏性
干涉的原理。我们采用传统被动式隔振平台作为实验研究之
基本模块，将主动控制技术与被动控制技术相互结合。主动
控制是针对共振频率附近的的低频率振动进行控制研究，并
探讨应用PZT与音圈致动器的控制效果。