高速短距离阻拦装置动力学建模与仿真分析

针对撞击安全性试验中橇车的高速短距离阻拦需求,提出一种基于非密封型阻尼缓冲水缸与高强度柔性阻拦索的新型高速阻拦装置。从该装置的构成与工作原理出发,考虑阻拦索的弹性变形与活塞的惯性效应,建立阻拦过程的动力学模型,获得橇车加速度、水缸压力、阻拦行程等关键动力学参数的变化特征,并与试验数据进行了对比验证,证明了所建立的动力学模型能够较为准确地反映阻拦装置的动力学特征。基于该动力学模型,分析阻拦索刚度、阻尼孔分布形式、阻尼孔面积、活塞质量等参数对阻拦性能的影响规律,结果表明:宜选用轻质高强的柔性绳索作为阻拦绳;选用大斜率双曲线型的节流孔分布方式,水缸的阻尼效果较好;节流孔面积、活塞面积在设计时应进行综合评估;在保证活塞结构强度的前提下,应尽量降低活塞的质量。

半正弦窗的衍生形式及其特征分析

为得到更加精确的幅值或频率 ,本文提出了一种新的窗函数——衍生半正弦窗。它的构造方法是对半正弦窗函数施加一个指数 ,指数的大小决定它扁平程度。指数趋于 0则窗函数趋于矩形窗 ,指数变大则趋于尖锐。通过数字方式研究了衍生半正弦窗的特性 ,发现它具有更大的灵活性 ,根据对频率分辨率和幅值精度、旁瓣衰减的侧重 ,可以构造一个需要的窗函数。为方便使用和对比 ,给出了衍生半正弦窗及其他常用窗函数的参数表。文中给出一个例子 ,对一个复信号用衍生半正弦窗进行加窗处理 ,用 FFT计算它的幅值谱 ,结果证明衍生半正弦窗具有比较理想的特性。

振动实验室比对探讨

目的把实验室比对应用到振动实验室。方法参考测量实验室比对的成熟方法,分析振动环境试验的特点及其与普通测量试验比对的区别。结果指出一般的测试实验室被测量是样品的客观属性,但是振动实验室的被测量由各实验室自己产生的振动及其时域频域属性。提出了振动实验室开展比对的初步方案,包括样品设计、试验项目和条件、比对试验组织、比对参数处理等。结论实验室比可以用于振动实验室,对评价振动实验室能力、评价多个振动实验室能力分布有重要作用。

某离心机模型辨识与仿真

目的辨识某离心机的加速度控制模型,并开展控制系统仿真和优化。方法实测某离心机运行时的转速、电压、电流等,对保载和加速状态的电流进行拟合,进而分析保载阻力、等效转动惯量等模型参数。建立离心机加速度控制系统Simulink仿真模型,进行仿真试验。结果基于辨识的模型参数进行仿真的结果与真实系统试验的结果很接近,为控制系统优化、各种试验能力和误差预估提供了可信的模型。结论采用的辨识方法可行,辨识的参数正确,离心机仿真模型运行快速正确,可供相关离心机辨识和仿真参考。

液压振动台时域建模与仿真

基于Matlab/Simulink建立了液压振动台系统时域仿真模型,模型包括信号给定、油泵、溢流阀、蓄能器、伺服阀、控制器、液压缸、位移测量等模块。针对大流量动圈伺服阀,按物理规律和常见因素建模,特别考虑了瞬间油液回流情况。仿真算例结果表明,仿真获得的振动位移、速度、加速度响应波形及其他相关波形与实际振动台波形有良好的相似性。建模时考虑了尽可能多的因素,仿真获得了真实的波形特征,可为振动台系统设计提供较好参考。

某冲击响应谱试验超差现象及其原因分析

SRS冲击试验是一种应用较广的冲击试验方式,但是控制超差现象时有发生。以某次冲击试验实测波形数据为研究对象,建立了夹具处加速度激励与产品上制控点加速度响应之间的传递函数,将预测的冲击响应时域波形与实测时域波形对比分析,发现了SRS冲击试验存在显著的非线性,这种非线性是导致SRS冲击试验超差的主要因素。

基于TwinCAT的数字伺服控制系统设计

为研制高频响、可记录数字伺服控制系统,以倍福的微型工控机和AD,DA模块为主要硬件,以Twin CAT为实时操作系统,以倍福的可编程控制器(PLC)为数字伺服控制编程语言,基于C#开发数字伺服控制系统界面。所设计的双路伺服控制系统具有良好的实时性、稳定性,数据更新周期为50μs,输入输出延迟为150μs,可不丢点记录各通道数据。内含扫频信号源,波形包括方波、三角波、正弦波,也可以用来测试系统频响。基于Twin CAT开发的数字伺服控制系统频响高,工作稳定,可用于各类液压伺服控制系统,也可用于系统特性测试。

基于仿真的动态环境试验设备系统设计

目的介绍计算机仿真技术的特点及其在动态设备系统设计中的应用。方法首先简要介绍仿真技术的发展和特点,其次介绍一些仿真经验,最后通过若干实例介绍Simulink软件在动态设备系统中的应用。结果基于Simulink仿真,可以快速获得系统运行过程中的各种所关注的参数运行结果,为系统性能评估和优化提供可靠的依据。结论计算机仿真技术已经日趋成熟,应用于动态环境试验系统设计中,可提升设计水平。

离心机上的垂直振动台时域建模与仿真

基于Matlab/Simulink建立了离心机上垂直振动台系统时域仿真模型,模型包括信号给定、油泵、溢流阀、蓄能器、伺服阀、控制器、液压缸、位移测量等模块。信号给定包括阶跃信号、定频正弦信号、扫频正弦信号。针对大流量动圈伺服阀,按物理规律和常见因素建模,先导级和主级都包括零开口、正开口、负开口,特别考虑了瞬间油液回流情况。扫频信号输入,能方便得到系统全频段频率特性和波形。仿真算例获得了振动位移、速度、加速度响应波形及其它相关的波形,这些波形符合物理规律。建模时考虑了尽可能多的因素,仿真获得了真实的波形特征,可为振动台系统设计提供较好参考。

基于单自由度振动模型的IIR数字滤波器设计

无限冲击响应(IIR)数字滤波器设计通常需要先设计S域滤波器,再变换到Z域。为简化IIR数字滤波器的设计过程,本文提出利用单自由度系统(SDOF)模型直接设计IIR数字滤波器的方法,包括低通、带通、高通、带阻等。仿真结果表明设计过程直接、简单,滤波器参数不需要随采样频率而变,具有良好特性,是一种设计IIR数字滤波器的简便易用的新方法。

精密离心机动态半径的测试与数据分析

精密离心机动态半径是影响其输出加速度精确度的主要因素。为获得精密离心机的动态半径变化规律及影响因素,基于外基准法采用高精度电容测微仪测试不同转速下的动态半径。基于转速不变时动态半径是直流分量的假定,对测试的数据进行分析,获得该离心机的动态半径随加速度变化规律为0.011 482μm.m^-1.s^-2和精密离心机转盘形状误差。分析数据可为精密离心机工作半径的修正及补偿提供依据。

准零刚度隔振器的时域仿真

为分析准零刚度隔振器的隔振性能,建立了准零刚度隔振器的Matlab/Simulink模型,进行了扫频力激励、扫频基础激励、基础位移冲击激励下的时域仿真,给出了准零刚度隔振器的隔振性能数据。仿真模型运行稳定,仿真结果揭示了准零刚度隔振器良好的隔振、隔冲击效果以及超范围使用时的振动放大特性。

振动信号的全频带三参量测量

目的解决振动信号的加速度、速度、位移三参量全频带测量问题。方法提出一种由振动加速度信号、位移信号生成全频带位移、速度、加速度信号的方法,对实测位移信号微分并低通滤波,对实测加速度信号积分并高通滤波,然后两者相加,得到全频段的加速度、速度、位移信号,所用的微分、积分、滤波都是用离散传函表示。结果不论是正弦振动还是随机振动,生成的位移、速度、加速度信号与正确的位移、速度、加速度信号一致。结论该方法可以由实测位移信号、加速度信号实时生成全频带三参量信号。

跟踪微分器频率特性分析

目的解决跟踪微分器(TD)的参数设计问题。方法对TD的工作原理、参数进行解释,提出其参数R与工作频率上限的关系,建立扫频仿真模型,通过扫频仿真获得TD的频率特性。通过不同输入幅值仿真研究其频率特性的非线性,通过添加白噪声,研究TD的抗噪声能力。结果仿真表明,对于输入幅值为1的情况,由R计算的频率上限确实反映了TD的工作频率范围。在该范围内,TD跟踪信号的幅值、相位良好;频率超出范围后,幅值、相位很快变差。输出幅值变小时,频率上限扩展。时域仿真的波形展示了与频率特性一致的结果。与平滑滤波器对比仿真显示,一般情况下,TD的跟踪信号、微分信号优于平滑滤波器,但是信噪比很差时,平滑滤波器反而优于TD。结论解决了TD参数R的定量设计问题,仿真展示了TD的时域、频域特性,为TD的应用提供了参考。

“加速度环境试验技术”专题 序言

加速度试验是装备环境试验的一个重要项目，在我国两弹一星的发展过程中，相关研究单位研制了离心试验机并开展了相关离心试验，比如卫星环境工程研究所的43型离心机，

6自由度液压振动台流量仿真

为解决6自由度液压振动台流量设计问题,建立基于Simulink的6自由度液压振动台流量仿真模型,输入波形是加速度,再通过模型转换得到速度波形,速度波形乘以缸数、缸有效面积得到流量,合成得到3轴向总的流量需求,同时得到蓄能器应提供的补充流量、蓄能器应释放的总油液容积。仿真表明,不论是地震波还是正弦拍波,都能通过仿真快速得到流量波形、油液容积等重要的参数。本方法可以快速准确获得给定缸面积、缸峰值速度、给定运动加速度波形下的总流量需求、蓄能器应提供的流量及蓄能器应提供的油液容积,为3轴6自由度液压振动台的流量设计提供参考。

离心力场中振动台与柔性梁的运动耦合分析

采用“有限段”建模的思想 ,结合高斯最小拘束原理建立了在离心—振动复合环境试验中离心机臂与振动台运动耦合的非线性数学模型 ,并进行了仿真及试验分析 ,得到一些有益的结论 ,从而为复合环境下系统的减振、隔振设计和控制系统的设计提供了理论上的依据。

复合离心机振动台系统的研究现状

随着航空航天、地震模拟和土工技术等领域的高速发展，迫切需要将振动台安装在离心机上进行复合加速度－振动环境试验。结合国外在离心机上使用振动台模拟环境试验的应用，讨论了复合离心机振动台系统中的关键部件的作用、分类和安装方式，并对其性能进行了对比和综合评价，介绍了国外在这一领域的成功实例。

高斯最小拘束原理在一类刚柔耦合系统分析中的应用

应用高斯最小拘束原理 ,提出了对一类刚柔耦合系统的有限段建模方法 ,将悬臂梁的大范围运动综合到系统模型中 ,比较完整地反映了系统的动力学特征。仿真结果及误差分析表明该方法具有一定的精度。高斯最小拘束原理具有统一的表达形式 ,并可全面反映系统的惯量效应 ,适合于此类刚柔耦合系统的建模及分析。

离心力场中电动振动台的建模

本文用多刚体分析的方法建立了在复合振动环境试验中离心机上电动振动台的数学模型，推导出了理论解，并对其进行了全面的仿真分析，仿真结果验证了理论解的正确性。