主动减振系统

研究背景

  现代工业的飞速发展，仪器设备的功率越来越大，转速越来越快，振动和噪声的危害也越来越突出。振动和噪声不仅影响产品质量和运动稳定性，缩短产品寿命、危及安全性，而且污染环境、影响人身健康。因此掌握振动与噪声控制技术是各国工业发展面临的重大课题。

  传统的被动控制技术虽然在大部分场合能取得令人满意的效果，但是其环境适应性差，并且低频控制效果差，而随着现代对自身振动噪声水平的要求日趋苛刻，被动控制技术已经不能满足需求。

  自适应主动减振技术基于某种控制算法有采集的输入或者输出信息来确定控制力，并由驱动器借助外界能源将控制力施加于结构上以达到减振目的。主动控制主要特点是需要外部能源，控制效果理论上可以根据工程需求达到的最佳控制水平。

系统设计

  在振动主动控制的过程中，根据所检测带的结构振动（系统响应），通过前反馈或后反馈的方式产生响应的控制作用，应用一定的控制策略经过实时计算，从而驱动作动器对结构时间影响（比如力、力矩）达到一致或者消除结构振动的目的。主动控制的成功应用取决于四个重要的技术支撑：对系统传递通道的理解，合适的控制算法、可获得合适的传感器和作动器。主动控制在解决这个关键的支持技术的同时，还需要进行大量的验证。

  我们将主动减振系统在硬件方面分为3个部分：信号采集系统、信号处理系统、和信号激励系统。信号采集系统主要包括：恒流适配器、ADC、传感器等。用于采集被控对象的实时振动信号。信号处理系统包括：控制器（NI cRIO）、显示器等。向被控对象提供振动控制信号。信号激励系统包括：DAC、功放模块、作动器、电源等。为系统提供激励信号，使得被控制对象振动起来。6自由度减振控制系统如下图所示。

测试结果

   如下图所示，系统在不同激励下有主动控制和无主控控制的对比效果图。

   通过利用自适应减振方法，对振动信号进行了有效的控制，结果显示主动减振对设备振动传递进行了有效的抑制。