传递函数分析在边坡振动台模型试验的应用探讨

传递函数分析对获取振动系统的动力特性参数及估算动力响应具有重要意义。边坡地震模拟振动台模型试验可求算两种传函:反映边坡各点的场地地震动特征的绝对加速度传函(基于测点实测加速度时程)和反映坡体本身振动性质的相对加速度传函(基于测点与坡脚即台面间的实测加速度相对时程)。以弹性体振动方程分析和试验实测,探讨了边坡振动台模型试验中动力特性参数计算的传函选择和以传递函数对动力响应的估算,得出结论:(1)不同于机械模态分析(以绝对传函的模和虚部计算动力特性参数具有等价性),对于边坡模型试验,绝对传函实部和模混入了台面加速度影响,以绝对传函虚部或相对传函虚部才能正确计算动力特性参数;(2)传递函数和台面输入波形Fourier谱的逐频相乘得到动力响应估算谱,与测点实测响应Fourier谱吻合较良好,这种估算方法有助于对不同地震波作用下的边坡动力响应作出总体评价,并指导模型试验中地震波形的合理选取。

电阻应变数据采集系统传递函数的评价

提出了电阻应变数据采集系统传递函数的一种辨识方法,给出了详细技术过程,包括:电阻应变阶跃激励源的构建与赋值,电阻应变阶跃信号波形的获取,应变放大器恒定时间延迟的测量估计,用等效采样方式获取电阻应变数据采集系统的阶跃响应序列,激励序列和响应序列的时序统一与合成,用一种特殊白化滤波器的最小二乘法进行电阻应变数据采集系统传递函数辨识等。在一组实验中的传递函数辨识应用,证明了该方法的有效性及可行性。该方法可用于电阻应变数据采集系统动态特性的计量校准,及其传递函数辨识。

惯组小系统动力学建模与非线性特性分析

基于“三心重合”的设计思想和飞行器的姿态需求,建立了含立方项非线性刚度的惯组小系统动力学模型。提出了惯组小系统存在系统动刚度和减振器动刚度的“双层级”概念。利用龙格-库塔法求解渐软非线性系统对正弦扫频激励的响应,得出减振器动刚度存在对激励幅值和激励频率的敏感区域,采用动刚度曲线表征了减振器的非线性软化特性。利用虚弧长延拓法计算惯组小系统的非线性频响函数和传递特性,预示了高量级振动下减振器的动力失稳现象。通过惯组小系统传递特性试验,验证了减振器具有渐软刚度的非线性特性。扫频法计算结果与正弦扫频试验结果的吻合度达到96.5%,检验了构建模型的正确性。所建立的模型工程应用简便,对惯组小系统非线性特性的预示具有较高的精度,可供飞行器姿控系统设计时参考。

T型橡胶减振器非线性特性分析与预压缩量设计

为研究T型橡胶减振器的结构型式和材料性能对其非线性动力学特性的影响,并提高其对飞行环境的适应能力,改善其在恶劣环境下的使用性能,提出了一种含分段线性刚度及阻尼和立方刚度的双层级非线性动力学模型。首先,对T型橡胶减振器进行了简化建模,并采用等价线性化方法,推导得到了分段线性系统的等效刚度和等效阻尼。其次,利用谐波平衡法分别数值模拟了等幅值外力载荷正弦扫频激励下分段线性刚度系统和立方刚度系统的非线性频响函数,验证了构建模型的有效性。最后,进行了T型橡胶减振系统在基础位移正弦扫频条件下的传递特性试验,并与数值计算结果进行了比对。研究结果表明,针对T型橡胶减振器,较低激励载荷即可导致结构型式的渐进软化,较高激励载荷才能引发材料性能的动态软化;该模型能够较好的模拟T型橡胶减振器具有的渐软刚度和渐小阻尼的非线性特性。此外,从航天工程应用的角度出发提出了针对大过载、强振动环境进行预压缩量设计的方法。

ZJ15钻机底座垂直方向模态试验

在ZJ15钻机底座的相似模型上进行了垂直方向的模态试验 ,通过传递函数分析及模态分析 ,研究了底座模型垂直方向的动态特性 .研究表明 ,传动底座的联接方式及松紧程度对整体结构的模态都有影响 ,可通过改变联接方式及松紧程度来改变结构垂直方向的模态频率 ;螺栓联接方式对模态频率的影响较大 ,U型螺栓联接方式的影响较小 .对ZJ15钻机底座的设计制造提出了建议 。

ZJ15型钻机底座水平方向模态试验研究

在ZJ1 5型钻机底座的相似模型上进行了水平方向模态试验 ,通过传递函数及模态分析 ,对其水平方向的动态特性进行了研究。研究表明 ,传动底座的联接方式及松紧程度对整个结构的模态频率并无太大影响 ,难以通过改变其联接方式及松紧程度来大幅度改变整个结构水平方向的模态频率。对ZJ1 5型钻机底座的制造提出了建议 。

数据采集系统动态特性的总体评价

数据采集系统动态特性的辨识和评价 ,是其总体性能评价中至关重要的一个目标。本文通过选取几个相互比较独立的指标来总体描述数据采集系统的动态特性 ,然后通过几个特殊的模型化方法将其动态特性分别以动态有效位数、传递函数、阶跃响应曲线和幅频特性、相频特性的方式给出 。

常用墙体和屋面动态热特性数据表的开发研究

介绍了我国常用墙体和屋面动态热特性参数(反应系数、周期反应系数、Z传递函数系数)数据表的开发研究。将一种新的简单准确而易于编程实现的计算方法———频域回归方法,用来开发这些常用的动态热特性参数,同时描述了所编制数据表的组成和结构。本研究为我国采暖空调工程界的动态负荷计算及建筑全年能耗动态分析与评价提供了基础数据。

基于模糊免疫PID的超声电机控制

超声电机系统内在的非线性和强耦合性等特点,很难建立其适合于控制的非线性数学模型,传统的PID方法难以得到满意的控制效果。根据输入输出电压关系,利用非线性最小二乘法对通过实验获得的超声电机的频率响应数据进行参数识别,建立了超声电机的数学模型。提出了一种新型的基于模糊规则的模糊免疫PID控制器,这种方法可以在线调整PID参数来适应不同情况下的超声电机运行。通过MATLAB仿真和以TI公司的TMS320F2812 DSP为基础进行的实验表明,辨识法建立的数学模型比较准确,模糊免疫PID控制在超声电机的实时控制中取得了较好的实验效果,跟踪性能良好,具有较好的动态和静态性能。