一种主动振动控制装置及振动控制的方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开一种主动振动控制装置及振动控制的方法，具体为：信号发生器产生振动信号，并传送至功率放大器进行功率放大，再传送至第一激振器，第一激振器带动减震器来回激振，产生与发动机的振动相似的振源；加速度传感器将振源转换为与发动机的振动信号相同的振动信号；采集卡采集振动信号，并传送至控制模块，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到与振动信号频率相同、方向相反的信号，并将该信号输出至第二功率放大器，对该信号进行功率放大；第二激振器收到功率放大后的信号，产生一个和振源周期大小相同、方向相放的激振力；并将该激振力作用到第一激振器上。本发明专利技术具有成本低、结构简单、可主动调控、控制范围广、精度高等优点。

An active vibration control device and vibration control method

【技术实现步骤摘要】
一种主动振动控制装置及振动控制的方法
本专利技术属于航空发动机
，尤其涉及一种主动振动控制装置及振动控制的方法。
技术介绍
航空发动机是飞机的核心部件，是一个高速运转，复杂的流体机械。因此在发动机运转过程中不可避免地会产生振动。引起发动机产生振动的原因有很多种：包括发动机结构的复杂性，零件的多样性和工作情况的多变性。据统计，发动机的结构强度故障90％以上是和振动相关的。同时航空发动机的振动会直接影响到它的正常工作和寿命。比如发动机中高速旋转的转子、叶片以及机匣的振动都会对发动机的性能和寿命有极大的限制：[1]静子的振动不但会损坏其本身还会造成叶片和机匣的碰撞，导致叶片的损坏。[2]发动机转子在“临界转速”附近工作时，受扰动的影响，产生极大的离心力，从而引起整个发动机的强烈振动，会导致转子寿命下降，严重的会破坏转子。[3]发动机叶片的振动会引起叶片的损坏事故，因为转子叶片受到强大的离心力载荷，再加上振动的交变载荷，在一段时间后会产生疲劳裂纹。在某一条件下，裂纹继续延伸，会导致叶片断折或打伤其余叶片，造成严重的飞行事故。[4]振动时密封装置也可能受损，严重时使发动机不能正常工作。近年来，随着我国航天技术的不断发展，发动机振动问题开始逐渐受到人们的重视。因此，在发动机的制造过程中，分析和实测发动机的振动，采取有效措施减小振动幅值，提高发动机的持久性和可靠性以及保证飞行安全具有重要的意义。振动控制是振动工程领域的一个重要研究方向。其研究目的是使被控系统的振动满足人们预设的要求。根据是否需要被控系统以外的设备来提供能量作为控制力，可分为被动控制和主动控制。长期以来工业界广泛采用被动方法来抑制振动，被动控制的方法处理振动问题效果显著。它不需要外界能源输入提供控制力，而是利用了结构阻尼等被动技术的吸收，消耗振动能量，已达到降低减振的目的。但是他们缺乏灵活性，不能够在突发环境下进行有效地自我调节，并且受到频率范围、重量和尺寸等相关因素的限制，特别是对于低频范围内的振动问题。相对于被动控制，主动控制则具有调试方便，易于修改设计等优点；对于低频振动有较好的控制效果，并且可以对宽带随机振动产生较好的振动抑制效果；能够适应未知的随机干扰以及参数变化。目前国内对主动振动控制的研究较少，所能提供的主动振动控制平台也较为稀少，其中不乏操作复杂，制作经费高等原因。
技术实现思路
专利技术目的：为解决现有技术中主动振动控制存在操作复杂、成本高等问题，本专利技术提供一种主动振动控制装置及其振动控制的方法。技术方案：本专利技术提供一种主动振动控制装置，该装置应用于抑制飞机发动机振动，该装置包括信号发生器、第一、二功率放大器、第一、二激振器、加速度传感器、采集卡、减震器以及控制模块；所述减震器固定安装在第一激振器上。信号发生器产生0-2KHZ的振动信号，并将该振动信号传送至功率放大器；所述功率放大器对收到信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第一激振器，第一激振器带动减震器来回激振，使得减震器产生与飞机发动机的振动相同的振源；所述加速度传感器安装在减震器上，将减震器产生的振动转换为振动信号；所述采集卡每隔一段时间采集加速度传感器上的振动信号，并将该信号传送至控制模块，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到与振动信号频率相同、方向相反的信号，并将该信号输出至第二功率放大器；所述第二功率放大器对收到的信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第二激振器；第二激振器收到放大后的信号后产生一个和振源周期大小相同、方向相反的激振力，并将该激振力作用到第一激振器上，从而抵消振源带来的振动。进一步的，所述第一激振器和减震器之间通过螺栓连接。进一步的，减震器为弹簧阻尼减震器。进一步的，所述第一、二功率放大器限流范围为3-12Arms，频率范围为0-10KHz,放大倍数为0-5倍；第一、二激振器最大激振力为200N，最大行程为10mm,频率范围为0-2KHz。进一步的，加速度传感器采用压电式且灵敏度为100mv/g的加速度传感器。进一步的，所述控制模块采用NI-cPRIO。进一步的，所述采集卡每隔10～100ms读取加速度传感器上的振动信号。一种主动振动控制装置的控制振动的方法，该方法为：采集飞机发动机产生的振动信号，并对该振动信号做PID调节，得到与发动机产生的振动信号频率相同、方向相反的信号，并对该信号进行功率放大，利用该功率放大后的信号产生与发动机产生的振动同周期、大小相同、方向相反的激振力，并将该激振力作用到发电机的机匣上，控制发电机的振动。有益效果：本专利技术能有效地达到主动减振的目的，并且该具有实时性、高效性、结构简单、控制性强、控制范围广、控制精度高等优点。附图说明图1为本专利技术的结构图；图2，其中(a)为振动控制前加速度的值，(b)为振动控制后加速度的值。附图标记说明：1、信号发生器；2、第一功率放大器；3、第一激振器；4、减震器；5、加速度传感器；6、NI-cPRIO控制器；7、PC终端；8、第二功率放大器；9、第二激振器。具体实施方式构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。如图1所示，本实施例提供一种主动振动控制装置及振动控制的方法；具体为：步骤1，信号发生器1产生振动信号通过第一功率放大器2传递给第一激振器3，使第一激振器3产生震源。步骤2，第一激振器3带动减震器4来回激振，加速度传感器5测得减震器4上的振动信号(该振动信号为与飞机发动机产生的振动信号相同的信号)，通过采集卡传送到控制模块中。步骤3，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到所需的输出波形(与振动信号频率相同、方向相反的信号)，并将与振动信号频率相同、方向相反的信号传送至第二功率放大器8。步骤4，所述第二功率放大器8对收到的信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第二激振器9；第二激振器产生一个和震源同周期、大小相同、方向相反的激振力以抵消震源带来的振动，从而达到减振的目的；减震后减速度传感器的值。所述减震器为弹簧阻尼减震器。所述步骤1中第一、二功率放大器限流范围为3-12Arms，频率范围为0-10KHz,放大倍数为0-5倍；第一、二激振器最大激振力为200N，最大行程为10mm,频率范围为0-2KHz。所述第一激振器和减震器通过螺栓连接，加速度传感器采用压电式，灵敏度为100mv/g的加速度传感器。所述采集卡每隔10～100ms读取加速度传感器中的振动信号,对振动信号进行设计验证时，保证在降低振动的同时，要满足对控制算法执行时间的设计要求。对应主动振动控制装置各个机构,本实施例中信号发生器产生一个频率为5Hz，振幅为1的正弦信号。所述控制模块包括在上位机中完成的软件部分和硬件部分，硬件部分采用NI-cPRIO控制器6；软件部分在PC终本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种主动振动控制装置，应用于抑制飞机发动机振动，其特征在于，包括信号发生器、第一、二功率放大器、第一、二激振器、加速度传感器、采集卡、减震器以及控制模块；所述减震器固定安装在第一激振器上，/n信号发生器产生0-2KHZ的振动信号，并将该振动信号传送至第一功率放大器；所述功率放大器对收到信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第一激振器，第一激振器带动减震器来回激振，使得减震器产生与飞机发动机的振动相同的振源；所述加速度传感器安装在减震器上，将减震器产生的振动转换为振动信号；所述采集卡每隔一段时间采集加速度传感器上的振动信号，并将该信号传送至控制模块，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到与振动信号频率相同、方向相反的信号，并将该信号输出至第二功率放大器；所述第二功率放大器对收到的信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第二激振器；第二激振器收到放大后的信号后产生一个和振源同周期、大小相同、方向相反的激振力，并将该激振力作用到第一激振器上，从而抵消振源带来的振动。/n

【技术特征摘要】
1.一种主动振动控制装置，应用于抑制飞机发动机振动，其特征在于，包括信号发生器、第一、二功率放大器、第一、二激振器、加速度传感器、采集卡、减震器以及控制模块；所述减震器固定安装在第一激振器上，
信号发生器产生0-2KHZ的振动信号，并将该振动信号传送至第一功率放大器；所述功率放大器对收到信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第一激振器，第一激振器带动减震器来回激振，使得减震器产生与飞机发动机的振动相同的振源；所述加速度传感器安装在减震器上，将减震器产生的振动转换为振动信号；所述采集卡每隔一段时间采集加速度传感器上的振动信号，并将该信号传送至控制模块，控制模块对收到的振动信号进行PID调节，得到与振动信号频率相同、方向相反的信号，并将该信号输出至第二功率放大器；所述第二功率放大器对收到的信号进行功率放大，并将放大后的信号传送至第二激振器；第二激振器收到放大后的信号后产生一个和振源同周期、大小相同、方向相反的激振力，并将该激振力作用到第一激振器上，从而抵消振源带来的振动。


2.根据权利要求1所述的一种主动振动控制装置，其特征在于，所述第一激振器和减震器之间通过螺栓连接。


3.根据权利要求1所述的一种主动振动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：方挺，王继强，胡忠志，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32