實驗名稱：主動隔振實驗

　　研究方向：研制(zhi)了一(yi)款(kuan)基(ji)于壓電疊堆作動器(qi)的(de)(de)主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)，并(bing)對(dui)其進(jin)行(xing)了豎向(xiang)維(wei)度(du)正(zheng)弦(xian)激勵的(de)(de)主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)性(xing)(xing)能試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。主要研究(jiu)內容為：（1）研制(zhi)了一(yi)款(kuan)基(ji)于壓電疊堆的(de)(de)主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)，采用加速(su)度(du)傳感(gan)器(qi)作為傳感(gan)器(qi)件(jian)，并(bing)搭建了主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)系(xi)統試(shi)(shi)(shi)驗(yan)平臺；（2）分(fen)別對(dui)鋼梁及(ji)平板結構進(jin)行(xing)模態(tai)測試(shi)(shi)(shi)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)，驗(yan)證有限(xian)元模型的(de)(de)真實(shi)性(xing)(xing)及(ji)可靠性(xing)(xing)；（3）MCS控制(zhi)算(suan)法(fa)作為主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)系(xi)統的(de)(de)控制(zhi)策(ce)略(lve)，進(jin)行(xing)壓電疊堆主動隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)研究(jiu)，結合數據(ju)處理(li)軟件(jian)對(dui)采集到的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動響應進(jin)行(xing)分(fen)析，對(dui)比(bi)有無壓電疊堆隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)時的(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)動衰(shuai)減性(xing)(xing)能，驗(yan)證隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)(zhen)(zhen)效果，并(bing)歸納試(shi)(shi)(shi)驗(yan)過程中(zhong)出現的(de)(de)問題

　　測試設備：高壓放(fang)大器(qi)(qi)(qi)、信號(hao)發生器(qi)(qi)(qi)、功率放(fang)大器(qi)(qi)(qi)、激(ji)振器(qi)(qi)(qi)、加(jia)速(su)度傳感器(qi)(qi)(qi)及(ji)數據采集系統、dSPACE、壓電作動器(qi)(qi)(qi)及(ji)隔振平臺等。

　　實驗過程：

　　圖1：主動(dong)隔振控制試(shi)驗原理圖

　　上圖(tu)圖(tu)1為(wei)本試驗系(xi)(xi)統圖(tu)，其主要工作(zuo)過(guo)程(cheng)為(wei)：信(xin)號(hao)源產(chan)(chan)生激勵信(xin)號(hao)，通過(guo)功(gong)率(lv)放(fang)大器放(fang)大輸(shu)入(ru)至激振(zhen)器；激振(zhen)器對鋼(gang)(gang)梁結(jie)(jie)構(gou)施加周期(qi)性變化(hua)的(de)(de)力(li)，使結(jie)(jie)構(gou)產(chan)(chan)生振(zhen)動(dong)。鋼(gang)(gang)梁產(chan)(chan)生的(de)(de)振(zhen)動(dong)用以模(mo)擬環境干擾，振(zhen)動(dong)變化(hua)頻(pin)率(lv)就(jiu)是(shi)隔(ge)振(zhen)平(ping)(ping)臺(tai)受到(dao)的(de)(de)干擾的(de)(de)頻(pin)率(lv)。加速(su)度傳感(gan)器測得鋼(gang)(gang)梁及隔(ge)振(zhen)平(ping)(ping)臺(tai)上的(de)(de)振(zhen)動(dong)加速(su)度，經(jing)過(guo)電(dian)荷放(fang)大器后作(zuo)為(wei)反饋信(xin)號(hao)送入(ru)控(kong)制系(xi)(xi)統；信(xin)號(hao)經(jing)過(guo)A/D轉換(huan)輸(shu)入(ru)dSPACE信(xin)號(hao)采集板塊(kuai)，通過(guo)MATLAB/Simulink編譯的(de)(de)控(kong)制程(cheng)序計算得到(dao)低壓(ya)控(kong)制信(xin)號(hao)，經(jing)D/A轉化(hua)后輸(shu)入(ru)到(dao)高壓(ya)功(gong)放(fang)，經(jing)放(fang)大后施加到(dao)壓(ya)電(dian)作(zuo)動(dong)器上，控(kong)制壓(ya)電(dian)作(zuo)動(dong)器產(chan)(chan)生相應的(de)(de)驅動(dong)力(li)來抑制隔(ge)振(zhen)平(ping)(ping)臺(tai)產(chan)(chan)生的(de)(de)振(zhen)動(dong)，進而(er)達到(dao)隔(ge)振(zhen)的(de)(de)目的(de)(de)。

　　實驗結果：

　　圖2：10~100Hz簡諧激(ji)勵工況下的(de)加速度時程曲線

　　圖2給出(chu)10~100Hz簡諧(xie)激勵工況下(xia)的(de)加(jia)(jia)速(su)度(du)時(shi)(shi)程(cheng)曲線，圖中包(bao)括無控(kong)加(jia)(jia)速(su)度(du)響(xiang)應(ying)(ying)及(ji)MCS控(kong)制的(de)加(jia)(jia)速(su)度(du)響(xiang)應(ying)(ying)。為(wei)了分析控(kong)制效果及(ji)變化趨勢(shi)，將(jiang)無控(kong)時(shi)(shi)、橡膠隔振(zhen)時(shi)(shi)以及(ji)MCS控(kong)制時(shi)(shi)的(de)加(jia)(jia)速(su)度(du)峰值(zhi)均(jun)方根作比，并(bing)對應(ying)(ying)作加(jia)(jia)速(su)度(du)趨勢(shi)圖3（a），并(bing)將(jiang)加(jia)(jia)速(su)度(du)換作振(zhen)級進(jin)行作圖3（b）。

　　圖(tu)3：目標位(wei)置加速度幅(fu)頻曲線

　　分析安裝三(san)種隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)裝置的(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)響(xiang)應(ying)可(ke)得，橡膠隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)墊片在(zai)10~100Hz頻(pin)段(duan)(duan)無法(fa)實現隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)，甚至在(zai)接近梁板結構20Hz、50Hz及70Hz的(de)(de)固有頻(pin)率(lv)處加(jia)速度響(xiang)應(ying)產生明顯放大(da)，簡單的(de)(de)被動(dong)隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)在(zai)低頻(pin)段(duan)(duan)失效(xiao)。MCS控制對該頻(pin)段(duan)(duan)隔(ge)(ge)振(zhen)(zhen)效(xiao)果(guo)較(jiao)為明顯，最大(da)可(ke)衰減22.0%的(de)(de)振(zhen)(zhen)動(dong)響(xiang)應(ying)。

　　當外部干擾激勵為20Hz時，無控時的加速度幅值均方根為1.36m/s²，MCS控制后加速度幅值均方根減少至1.14m/s²，振幅減少16.1%；當外部干擾激勵為50Hz時，無控時的加速度幅值均方根為3.97m/s²，MCS控制后加速度幅值均方根減少至3.09m/s²，振幅減少22.0%；當外部干擾激勵為70Hz時，無控時的加速度幅值均方根為8.42m/s²，MCS控制后加速度幅值均方根減少至6.91m/s²，振幅(fu)減少(shao)18.9%。而在其(qi)余頻段采(cai)(cai)用(yong)MCS控制后(hou)加(jia)速(su)度(du)幅(fu)值可衰減至10%~15%，證明在外部激勵作用(yong)下，采(cai)(cai)用(yong)MCS控制實現梁板(ban)結(jie)構加(jia)速(su)度(du)的有效減小(xiao)。

　　圖4：白噪聲激勵工況下的加速度(du)時程曲(qu)線

　　圖4給(gei)出在(zai)白(bai)噪(zao)聲激勵下的(de)無控及MCS控制時的(de)加速度(du)響(xiang)(xiang)應(ying)時程曲線。由于(yu)隨機白(bai)噪(zao)聲信號容易激起梁板(ban)結(jie)構(gou)模態響(xiang)(xiang)應(ying)，采(cai)用MCS控制后(hou)加速度(du)響(xiang)(xiang)應(ying)明顯(xian)衰(shuai)減(jian)約30%，起到明顯(xian)的(de)振動控制效果。

　　高壓放大器推(tui)薦：ATA-2168

　　圖：ATA-2168高壓放大器指標參數

　　本資料由Aigtek安(an)泰(tai)電子整理發布，更多(duo)案(an)例及產(chan)品(pin)詳情請(qing)持(chi)續關注我們。西安(an)安(an)泰(tai)電子Aigtek已經成為在業界擁有(you)廣(guang)泛產(chan)品(pin)線，且具有(you)相當規模的儀器(qi)(qi)設備供應商，樣機都(dou)支持(chi)免(mian)費試用(yong)。如想(xiang)了(le)解更多(duo)功(gong)率(lv)放大(da)器(qi)(qi)等產(chan)品(pin)，請(qing)持(chi)續關注安(an)泰(tai)電子官網hkdyw.cn或撥打029-88865020。