Активный контроль вибрации

Испытательный стенд для активного контроля вибрации в Институте Фраунгофера LBF. Пьезоприводная активная опора двигателя гасит вибрацию, возникающую от нескольких двигателей на вершине опоры, вызывая встречные колебания.

Активный контроль вибрации - это активное приложение силы в равной и противоположной манере к силам, создаваемым внешней вибрацией . Благодаря этому применению точный промышленный процесс может поддерживаться на платформе, практически не подверженной вибрации.

Многие точные промышленные процессы не могут осуществляться, если оборудование подвергается воздействию вибрации. Например, производство полупроводниковых пластин требует, чтобы машины, используемые для этапов фотолитографии, использовались в среде, по существу, свободной от вибрации, иначе субмикрометровые характеристики будут размыты. Активный контроль вибрации теперь также доступен на рынке для снижения вибрации в вертолетах, предлагая лучший комфорт при меньшем весе, чем традиционные пассивные технологии.

В прошлом использовались пассивные методы. К ним относятся традиционные виброгасители , амортизаторы и базовая изоляция .

Типичная система активного контроля вибрации использует несколько компонентов:

• Массивная платформа , подвешенная на нескольких активных драйверах (которые могут использовать звуковые катушки , гидравлику , пневматику , пьезоэлектрические или другие технологии)
• Три акселерометра , измеряющие ускорение в трех степенях свободы
• Электронная система усилителя , которая усиливает и инвертирует сигналы от акселерометров. ПИД-регулятор может использоваться для получения лучших характеристик, чем простой инвертирующий усилитель .
• Для очень больших систем — пневматические или гидравлические компоненты, обеспечивающие высокую требуемую мощность привода.

Если вибрация периодическая , то система управления может адаптироваться к текущей вибрации, тем самым обеспечивая лучшее подавление, чем это было бы возможно, если бы она просто реагировала на каждое новое ускорение без учета прошлых ускорений.

Активный контроль вибрации был успешно реализован для ослабления вибрации балочных , пластинчатых и оболочечных конструкций многочисленными исследователями. ^{[1] [2] [3] [4] [5] [6]} Для эффективного активного контроля вибрации структура должна быть достаточно интеллектуальной, чтобы воспринимать внешние возмущения и реагировать соответствующим образом. Для того чтобы разработать активную структуру (также известную как интеллектуальная структура), интеллектуальные материалы должны быть интегрированы или встроены в структуру. Интеллектуальная структура включает в себя датчики (деформации, ускорения, скорости, силы и т. д.), исполнительные механизмы (силы, инерции, деформации и т. д.) и алгоритм управления ( обратная связь или прямая связь ). ^[1] За эти годы было исследовано и изготовлено множество интеллектуальных материалов; некоторые из них - сплавы с эффектом памяти формы , пьезоэлектрические материалы, оптические волокна , электрореологические жидкости, магнитострикционные материалы. ^[7]

Смотрите также

• Активный контроль шума
• Активная виброизоляция
• Магнитореологическая жидкость
• Шумоподавляющие наушники

Ссылки

1. Preumont, A. (2011). Управление вибрацией активных конструкций: Введение . Springer.
2. Васкес, CMA; Диас Родригес, Дж. (2006-09-01). "Активное управление вибрацией интеллектуальных пьезоэлектрических балок: сравнение классических и оптимальных стратегий управления с обратной связью". Компьютеры и конструкции . Композитные адаптивные конструкции: моделирование и имитация. 84 (22–23): 1402–1414. doi :10.1016/j.compstruc.2006.01.026.
3. Омиди, Эхсан; Махмуди, С. Нима (27.02.2015). «Консенсусное управление с положительной обратной связью по положению для ослабления вибрации интеллектуальных структур». Интеллектуальные материалы и структуры . 24 (4): 045016 (11 стр.). Bibcode : 2015SMaS...24d5016O. doi : 10.1088/0964-1726/24/4/045016. S2CID  110962882.
4. Qiu, Zhi-cheng; Zhang, Xian-min; Wu, Hong-xin; Zhang, Hong-hua (2007-04-03). «Оптимальное размещение и активный контроль вибрации для пьезоэлектрической интеллектуальной гибкой консольной пластины». Журнал звука и вибрации . 301 (3–5): 521–543. Bibcode : 2007JSV...301..521Q. doi : 10.1016/j.jsv.2006.10.018.
5. Шарма, Аншул; Кумар, Раджив; Вайш, Рахул; Чаухан, Вишал С. (2014-09-01). «Характеристики бессвинцовых пьезоэлектрических материалов в структурном активном контроле вибрации». Журнал интеллектуальных материальных систем и структур . 25 (13): 1596–1604. doi :10.1177/1045389X13510222. ISSN  1045-389X. S2CID  110356866.
6. Шарма, Аншул; Кумар, Раджив; Вайш, Рахул; Чаухан, Вишал С. (2015-09-15). «Активное управление вибрацией рефлектора космической антенны в широком диапазоне температур». Композитные конструкции . 128 : 291–304. doi :10.1016/j.compstruct.2015.03.062.
7. Ганди, М. В. (1992). Умные материалы и структуры . Springer.