基于虚拟仪器的多点随机振动试验控制系统的设计应用领域研发
挑战设计并实现多点随机振动试验控制系统。
应用方案使用公司的软件配合动态信号分析卡-4551和动态数据采集卡-4472以及其他硬件快速开发一个基于的多点随机振动试验控制系统。
使用的产品，-4551，-2140，-4472。
介绍
多点激励振动试验控制技术是对大型复杂试件开展可靠性和环境试验的关键技术，对产品可靠性的考核有着重要的意义。
本文将给出多点随机振动试验的控制方案和控制系统的设计方案，在平台上结合-4551和-4472板卡开发一个双振动台随机振动控制系统，并进行了实际连台试验。
试验结果表明在一定试验条件下，本文给出的控制方案是可行的，且所设计的控制系统具有较好的控制结果，达到了试验规范要求。
引言
随着对产品设备安全性、可靠性和环境适应性要求的不断提高，推动了考核产品耐振动应力的振动试验技术的发展，同时被试产品覆盖面也进一步扩宽，从元器件到部件、组合件乃至整机都要求进行振动试验，以便在更高层次上充分暴露大系统可能存在的薄弱环节和设计缺陷。
随着被试产品结构复杂化，体积大型化及产品重型化，单点激励振动试验已不能提供足够的推力或是达到特定的运动水平来较真实地模拟产品实际工作环境，并达到规定的试验要求。
而国军标、美军标及其它许多国际标准对振动试验中的被试产品所施加应力都有严格要求，应使其尽量符合实际的产品工作环境，因此，对于无法用单点激励来形成的振动环境，则需要通过多点激励振动来解决。
而目前在国内，多点激励振动控制技术还处于起步阶段，多点振动控制系统更是没有研制出来。
本文将介绍多点随机振动试验控制技术和基于虚拟仪器技术的控制系统的设计开发，并对实际连台试验结果进行分析讨论，希望能够为多点激励振动控制
技术的进一步研究奠定一个良好的基础。
系统设计
1、系统组成
系统由控制计算机、-4551、-4472、-2140、功率放大器、电荷放大器、传感器、激振器、试件、夹具及连接电缆等组成见图1。
系统使用仪器设备见表1。
其基本工作原理为控制计算机生成驱动信号由-4551卡输出经功率放大器放大后给激振器来产生随机振动，同时由安装在试件或夹具上的加速度传感器拾振，经电荷放大器后通过-4472采集输入到控制计算机，从而形成闭环控制。
在实际试验过程中，由于外界干扰或系统特性的影响，控制过程应反复进行，以使控制点处的振动能够达到并保持试验规范要求。
图1系统组成框图
表1系统仪器设备使用列表
仪器名称
型号
使用数量
激振器
-2
2个
功率放大器
5870
2个
电荷放大器
5857
2个
传感器
--106
2个
板卡
-4551
1块
板卡
-4472
1块
控制计算机
20
1台
2、控制方案
随机振动试验目的是要求控制点的响应谱与参考谱在误差容许范围内保持一致。
多点激励随机振动控制方案如图2所示。
控制方案的第一步是由参考谱密度阵来得到下三角阵[]的初始值；第二步估计被控系统的频响特性矩阵[]，对被控系统进行解耦得到解耦矩阵[]，即控制器；第三步是利用[]的初始值，系统的解耦矩阵[]及独立不相关白噪声频谱向量{}开始试验。
闭环控制的基本原理是白噪声源{}通过下三角阵[]得到{}，然后经过解耦矩阵[]得到驱动信号频谱向量{}，对其进行逆变换得到时域驱动信号{}，用驱动信号激励被控系统得到时域响应信号{}，计算响应谱密度阵，利用和来修正下三角阵[]从而实现闭环控制。
在进行闭环控制时，如果驱动谱密度矩阵是非奇异的，则可以利用驱动谱密度矩阵和响应谱密度矩阵来修正被控系统的频响特性矩阵[]和解耦矩阵[]。
如果驱动谱密度阵是奇异的，则无法修正，不过可以根据控制误差大小来对解耦矩阵进行逐步部分修正。
3、控制软件设计
控制软件是整个控制系统的核心部分。
其是在平台上结合-及-4551和-4472卡开发的。
提供了控制软件开发所需的几个很关键的库——用于驱动数据采集卡完成数据输入输出的库和进行信号处理的高级分析库，且编程简单快捷，因此采用作
为本控制系统的软件开发平台给整个控制软件的实现过程带来很大的方便。
控制软件主要由参数数据的输入和确认，随机振动试验的运行控制和试验信息及结果的显示、存储和打印输出等部分组成。
试验运行控制部分包括系统自检、系统传递函数估计、闭环控制和开环试验部分。
本控制软件的关键是闭环控制模块的设计。
闭环控制要考虑控制的实时性，驱动信号发送的连续性、同步性和响应信号采集的同步性。
同步性由于采集卡本身特性基本能够满足，连续性可以通过双缓冲发送技术得到解决，对于闭环控制的实时性问题，解决办法是采用多线程技术，为了确保驱动信号的连续发送，则为其开辟一个线程，并设为主线程，配合双缓冲技术可以达到连续发送；为响应信号采集和处理及结果实时显示开辟两个线程。
真随机试验闭环控制流程见图3。
从用户角度考虑，友好的人机界面是最重要的。
控制软件需要显示的数据有试验信息、参考谱、控制谱、驱动谱、互谱相位及系统传递函数矩阵等。
由于其中包括文本和图形显示方式，所以为了便于用户查看，采用多文档界面。
主界面如图4所示，其他参数设置界面及自检界面等采用对话框形式，由于参数设置界面太多，只给出参考谱参数设置界面见图5和公共参数设置界面见图6。
图3闭环控制流程图图图4控制软件主界面
图5参考谱参数设置界面
图6公共参数设置界面
结果分析
根据上文的控制方案设计了一个两点随机振动控制系统，并进行了实际连台试验，验证控制算法是否可行，并对结果进行了分析讨论。
1、开环试验结果及分析
开环试验不进行反馈修正。
其试验结果可以用来考察解耦控制环节的设计好坏。
图7所示的就是开环试验结果。
从图中可以看出被控系统的共振点处和反共振点处的试验结果较差。
这说明被控系统在共振点处，很小的驱动都会产生很大的响应，而且在该处同频率的干扰或噪声会被放大，从而不好控制；对于反共振点来说，为了能够在这些频率点上达到试验要求，则驱动信号在对应的频率点上的能量较大。
即使对本控制点不会产生太大的响应，也可能通过系统的耦合性使其他控制点在对应的频率点上产生很大的响应。
通过以上分析可以看出对于实际系统，由于存在各种干扰或噪声，以及系统频响特性估计存在误差，所以只通过设计开环控制器解耦矩阵是很难达到试验规范要求的。
因此，必须在开环试验的基础上加上反馈修正环节形成闭环控制，以此来不断修正控制偏差，从而达到试验要求。
2、闭环控制试验结果及分析
图8所示的是闭环控制试验结果。
对比开环试验结果可以明显地看出在开环试验中超差频段上的控制谱基本被修正到报警限范围内了。
通过对上述两点激励随机振动试验结果的分析可知，本文研究的控制方案是可行的，在一定的条件下可以得到较好的控制结果。
结论
由于具有库和高级信号分析库等函数库，再结合-4551和-4472卡的优良性能，使得本人在设计开发时，把主要精力放在了控制方案和反馈修正算法的研究上，从而一旦确定了控制方案和算法就能很快设计出控制系统，然后进行实际的连台调试，验证控制算法的可行性，并发现问题改进算法，最终得到了较好的控制效果，满足了试验规范要求。
因此，
虚拟仪器技术使得仪器设备的设计开发具有很强的灵活性和扩展性，而且缩短了开发周期和节省了开发费用。
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基于LabVIEW的在线动平衡测量系统设计 郭帆;马训鸣;许华杰 【摘要】为了准确测量机械转子的不平衡量,开发了基于LabVIEW的转子在线动 平衡测量分析系统.该系统采用相关分析的方法对机械转子动态振动信号进行时频 分析,实现对振动信号幅值和相位准确提取,并用影响系数法求解不平衡量.充分利用LabVIEW丰富的库函数和强大的计算分析及信号处理功能,设计了一种可靠、便捷、准确的动平衡在线计算测量方法. 【期刊名称】《机械制造与自动化》 【年(卷),期】2015(044)006 【总页数】3页(P138-140) 【关键词】动平衡测量;相关分析法;影响系数法 【作者】郭帆;马训鸣;许华杰 【作者单位】西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工 程学院,陕西西安710048;西安工程大学机电工程学院,陕西西安710048 【正文语种】中文 【中图分类】TP391.9 统计资料表明，转子不平衡是造成转动设备振动的主要原因之一。而现代工程技术中，旋转机械必不可少，为了适应现在机械工程需要，减少由于机械振动带来的故障与损失，改善转子平衡的研究意义重大。 目前，由于转子动平衡理论的迅速发展，出现了许多平衡方法。主要有振型平衡法
和影响系数法[1-2]。振型平衡法是基于振型叠加理论，主要应用于能准确计算或 测出其振型的场合，但其不易于自动化测量，且计算比较复杂、对操作者要求较高，故没有得到广泛应用，文献[3]作者采用了振型平衡法对汽轮机柔性转子高速动平 衡的方法做了阐述，实现了对平衡量求解；影响系数法是以实验为基础的平衡方法，对转子的动特性了解要求较少，特别适合现场动平衡，而且易于自动化、操作方便，因此被广泛应用，文献[4]作者将影响系数法应用到现场动平衡中，论述了影响系 数法与传统的转子平衡技术相比的优越性，并对影响系数法中起重要作用的试加质量和试加位置进行了探讨。为适应现代动平衡的需要，提高测试精度，将计算机技术、虚拟仪器技术与动平衡技术相结合，采用相关法对振动信号的分析和影响系数法对不平衡量的求解，利用基于图形化编程语言G的虚拟仪器开发平台软件[5- 6]LabVIEW组建了基于虚拟仪器技术的动平衡在线测量系统。该测量系统的流程 图如图1所示。 对动平衡测量而言，由于测量过程中存在不可避免的机械振动干扰和各种电磁干扰，特别是在不平衡量比较小的情况下，这种干扰比有用信号强得多。为了从这些强干扰中将微弱的不平衡信号精确地提取出来，所设计的测试系统必须有优良的选频特性，并保证有线性相位。一般而言动平衡测量系统中普遍采用谱分析以及各类滤波的方法对信号进行分析。 谱分析由于基于窗的傅里叶变换的泄漏导致测量幅值的不准确，而滤波会导致信号相位信息的丢失，因而本系统采用相关分析的方法对动态信号进行时频分析，得到准确的幅值与相位，从而进一步得到精确的不平衡量大小及位置。 准确计算不平衡量振动的幅值和相位是动平衡校正的关键。利用相关函数可准确地提取出振动信号中基频的幅值和相位。在 x(t)、y(t)均为实能量信号的情况下互相 关函数定义为： 它描述了2 个信号之间的相似程度，是在多频成分信号中提取有用信号的有效方
基于ANSYS Workbench某机载电子设备随机振动响应分析 作者：巫发茂蒋龙王健朱维兵 来源：《现代电子技术》2016年第10期 摘要：机载电子设备是飞机武器系统的重要组成部分，随机振动是使其结构失效的主要因素。为了提高机载电子设备的可靠性，基于ANSYS Workbench软件平台对某机载电子设备进行模态分析和随机振动的加速度PSD模拟分析，获得了应力分布云图和加速度功率谱密度响应曲线，并在此基础上通过随机振动环境试验对仿真分析结果进行验证。结果表明，有限元仿真计算结果与试验结果比较吻合，说明建模与仿真的合理性，并可为下一步的结构优化与新设计提供参考。 关键词：机载电子设备；模态分析；随机振动分析；飞机武器系统 中图分类号： TN401⁃34； TP391.9 文献标识码： A 文章编号： 1004⁃373X（2016） 10⁃0096⁃04 Analysis on ANSYS Workbench based random vibration response of a certain airborne electronic equipment WU Famao， JIANG Long， WANG Jian， ZHU Weibing （School of Mechanical Engineering， Xihua University， Chengdu 610039， China） Abstract： Airborne electronic equipment is an important component of the airborne weapon system， and the random vibration is a main factor of its structural failure. In order to improve the reliability of the airborne electronic equipment， the modal analysis for a certain airborne electronic equipment and acceleration PSD （power spectral density） simulation analysis for the random vibration based on ANSYS Workbench software platform are conducted to acquire the stress distribution cloud picture and acceleration PSD response curve. And on this basis， the simulation analysis results were verified by means of the random vibration environment test. The verification results show that the finite element simulating calculation result is identical with the experimental result， which proves that the modeling and simulation are reasonable. It provides a reference for further structural optimization and new design. Keywords： airborne electronic equipment； modal analysis； random vibration analysis；airborne weapon system 0 引言
飞机机电设备维修毕业论文选题 农用航空植保飞机维修技巧与实践 基于混合控制系统的大部件自动化作业仿真 无线电高度表测试仪设计探析 飞机维修工程中的人为因素分析 基于模型的飞机系统架构多视图表达方法 新型举国体制下大飞机产业科技创新动力机制研究 民航维修管理理念对飞机维修企业的启示 用于飞行仿真中的状态监控设备设计 民用飞机数据加载功能研究 基于系统工程的飞机系统架构设计过程 民用飞机甚高频通信系统设计 民机航向道信标接收功能定量评估方法研究 基于Wi-Fi的民用客机机场无线通信设备设计 RTCA/DO-160F电磁兼容试验项目与GJB 151A/152A的比较分析
新中国航空事业的先驱者——张阿舟 自行式飞机除冰车现状及发展趋势 离线编程环境下的典型自动制孔工艺设计优化 高温气冷堆反应堆厂房外墙及蒸发器舱室抗飞机撞击数值分析基于任务转换的维修保障手册规划研究 某飞机维修项目职业病危害和控制措施 机载发射装置电磁兼容性测试方法 南山铝业5项产品获商飞民机铝合金工程批准证书 四川航空产业发展现状分析 站位式飞机装配柔性生产线研究 民用电传飞机颤振/ASE试飞风险控制技术 飞机磁罗盘系统实物仿真平台的设计 发动机着陆冲击数据归纳方法及冲击特性分析 一种适用于飞机壁板自动化制孔的法向修正技术 民机机上联网航空领域现状分析
国外教练机信息 基于Matlab的飞行试验数据处理技术研究 基于固定翼飞机的森林防火巡查系统方案 机载设备支架系统振动特性研究与振动控制 民机机载设备鉴定试验更改控制研究 S系列ILS规范数据模型在民用飞机客户服务体系中的应用大型飞机电力推进系统关键技术 高速动车组复合材料设备舱结构评价方法 基于知识辅助和OOOI报文的飞机航段识别系统 电传公务机飞行控制律试飞验证方法研究 基于模型的多电飞机能源优化特性仿真与分析 整机全姿态自动变位柔性翻转工装研究 民航飞机维修故障分析及质量改进方法研究 飞机维修工程中的可靠性技术应用 民航新型飞机MAS模拟系统的设计与实现
飞机控制设备与仪表专业毕业论文 飞机控制设备与仪表专业毕业论文 摘要： 飞行过程中各种扰动气流容易导致飞机薄壁结构发生振动疲劳破坏,严重影响飞机的安全性和出勤率。针对受扰动气流作用下飞机结构的振动安全监测对仪器提出的微型化要求,基于STm32F103芯片设计了微型振动测试系统及配套软件。测试系统样机体积小,重量约160g,由内置加速度传感器触发采集,3个应变通道的采样率可达10k/s,以高速SD卡为存储器实现数据的便携取用,不依赖飞机电源系统而用安全性高的锂聚合物电池供电。采用LabVIEw编写的数据分析处理软件包含时域分析、频域分析及时频联合分析等功能。通过悬臂梁固有频率及自由衰减振动实验对测试系统进行功能验证测试,结果表明系统可满足对结构振动信号的采集和分析。 第一章 绪论 .1引言 在航天航空中飞机发动机是飞机的重要组成部分，其发动机的稳定性直接影响到飞机的飞行安全。据统计，发动机的故障问题中，有90%以上是由振动导致或和振动有关。工厂负责某型航空发动机的维修任务。维修后的发动机进行的最后一道工序是进入试车台“试车”（即在发动机运行状态下对其各种参数进行检验），在“试车”过程中，大量的发动机参数将被测量与记录，最终根据这些数据来判断发动机合格与否，合格的将被交付使用，否则将进行进一步的维修。 在这些测量项目中，有一个非常重要的项目是振动量的测量。所以准确掌握飞机发动机的振动状态可以有效的分析发动机的工作情况，同时也是发动机性能评定的一个重要方面。 近年来,我国逐渐从航空发动机的仿制道路转向独立自主研发,由于结构和气动方面的要求,航空发动机的振动问题日益引起人们的关注。因此，在发动机的研制过程中，分析和实测发动机的振动，采取措施排除故障，提高发动机的持久性和可靠性以及保证飞机安全具有重要的意义。 .2航空发动机振动测量仪的研究现状与展望 航空发动机是一个高速旋转的机械，其可靠性直接影响到发动机的利用率、经济效益以及飞机的飞行安全，由于其工作在高温、高压、高应力及交变载荷的恶劣条件下，故障率通常较高。 航空发动机故障检测和诊断是保证发动机安全工作，延长发动机使用寿命的一个重要的技术措施，对于增强飞机适航性、降低飞机维修费用和减少飞行事故都具有十分重要的意义。所以飞机发动机的振动问题已成为世界各航空公司以及研究所所关心的主要问题。 我国在上世纪八十年代，从英国引进的飞机发动机振动测量仪UT1130,由于其全部为分立的硬件组成，且其频响带很不稳定，在其频响带内增益并不能严格的为某一固定值，这给测量结果带来了必然的误差，其技术也已经落后，随着科学技术的发展，自主研制出新的、精确度高的振动仪成为各航空公司、研究所及大学纷纷研究的方向，如某航空公司的“基于https://www.doczj.com/doc/1e19318782.html,b的航空发动机整机振动测量与分析”，选用旋转机械试验系统https://www.doczj.com/doc/1e19318782.html,b进行整机振动测量与分析，通过测量转子—支承系统以及机匣等其它产生高频振动和应力的构件的固有频率、转子临界转速、振型、刚度、阻尼等模态参数和物理参数。测量压气机、涡轮、
机械开题报告范文精选7篇 开题报告是指开题者对科研课题的一种文字说明材料。这是一种新的应用写作文体，这种文字体裁是随着现代科学研究活动计划性的增强和科研选题程序化管理的需要而产生的。开题报告要怎么写呢?小编精选了一些机械开题报告范文精选，一起来看看吧。 毕业论文答辩致谢词 大学毕业论文评语 机械论文开题报告1 课题名称：理论力学创新应用ZME型多功能实验台单自由度振动系统的测试 一、选题的目的及意义： 科学和经济的发展，人才聘用的市场化，都对毕业生的实际能力提出了很高的要求。培养和训练毕业生的应用所学知识的能力、分析及解决问题的能力、实践动手能力和创新能力，是课题研究的基本目的。 机械振动是在日常生活和工程实际中普遍存在的一种现象，也是整个力学中ZUI重要的研究领域之一。机械振动指机器或结构物在平衡位置附近所做的“往复运动”。在工程中，存在着很多振动现象。如飞行器与船舶的振动、机床与刀具的振动、各种动力机械的振动等。机械振动降低了机器的动态精度和性能，机械振动会使机器产生交变载荷，这将导致机器使用寿命的降低甚至酿成灾难事故。共振现象是工程中需要研究的重要课题，在共振区内振动都很强烈，会导致机器或结构过大变形，造成破坏。因此有效地进行振动隔离或减振设计，消除和抑制振动的消极影响，是机械振动的一个主要研究方向之一。研究机械振动的意义体现在发展振动理论、防范有害振动和利用有益振动等方面。 机械工业的技术水平和现代化程度极大地影响整个国民经济的技术水平。现代化的工业、农业、交通等各个领域的发展要求设计出性能更好的机械设备，由此导致机械振动力学的发展和研究。研究机械
振动学的理论与方法，解释机械结构系统中各种复杂运动现象，实现大型复杂装备振动与噪声的有效控制，充分利用振动现象，是提升机械装备性能的重要手段，而机械振动系统测试是研究机械振动的重要手段。 机械振动测试是研究和解决工程技术中许多动力学问题必不可少的手段，可以用来求解机械结构的动力学参数：阻尼、固有频率等。其目的：一是寻找振源，减少或消除被测量设备和结构所存在的振动;二是测定结构或系统的动态特性以便改进结构设计，提高抗震能力。 研究机械振动是防范有害振动的迫切要求。工程中有大量的振动问题需要人们研究、分析和处理，特别是现代机械产品向着高速化、精密化、轻型化、微型化和大型化等方向发展，使得振动问题更加突出，对防范振动提出了更高的要求。在高速化的机械产品设计中，为了满足高速化机械产品的设计质量，动力学分析方法从动态静力分析发展到动力分析和弹性动力分析。例如，汽车的高速化推动了对整车振动和传动系统振动与噪声的研究等。在精密加工领域，机械振动是影响加工质量和表面质量的主要因素之一，严重时会影响系统的稳定性。 研究机械振动是振动利用工程的迫切要求。在许多行业，振动机器和仪器已经用来完成各种不同的工艺过程，如成形、筛分、整形、诊断等。电话机、谐振器、各部门使用的各种类型的振动机、医疗设备中的核磁共振、振动诊断技术等都是对振动原理的实际有利应用。对这些振动现象进行研究,找出其内在规律,并进行有效的利用,则会对社会产生重大的社会效益与经济效益。目前振动利用工程学科取得了一系列研究成果，但仍然需要发展和开拓新的领域。 对机械振动的研究不仅有利于改善人们的生活环境和水平，也有助于提高机械设备的使用寿命，提高生产效率。正因如此，机械振动系统测试实验在生产和科研等多方面都有着十分重要的作用。为了控制振动，将振动给人们带来的危害降至ZUI低，就需要我们了解振动的特性和规律，对振动进行测试和研究。 许多工程实际振动系统够可简化为单自由度振动系统来研究，它