振动半主动控制技术研究现状与前景展望
振动半主动控制技术研究现状与前景展望
在过去三十年左右的时间里，振动控制系统受到了广大研究者的普遍关注。这种保护系统可以用来降低自然灾害对土木工程建筑的损害。文章通过对结构振动控制的概述，介绍了半主动控制装置的理论基础及其在实际机械或土木工程中的应用，并对半主动控制技术未来的发展方向做了展望。
标签：半主动控制；主动变刚度（阻尼）；磁流变阻尼器；电流变阻尼器
引言
随着科学技术的飞速发展，机器设备的转速和功率不断变大，刚度减小，对其稳定性的要求也提高，振动问题也就日益突出，机械振动不仅影响飞行器、船舶的寿命，还会影响机械设备的使用性能，因而如何对其采取控制和预防措施成了工程领域的重要课题。
半主动控制技术的控制效果接近于主动控制，而且只需要输入少量的能量即可实现，因而被认为是目前最具前景的结构振动控制技术。文章主要介绍几种主要半主动控制系统的工作机理、应用和研究现状，并阐述了半主动控制技术目前存在的问题和发展方向。
1 半主动控制系统研究现状
1.1 主动变刚度控制系统
该控制系统主要是在变刚度控制装置的作用下，使振动物体的附加刚度发生变化，从而使受控结构的固有频率不断发生变化，有效地避免共振的情况，达到减振的目的。在这个过程中，结构的能量发生了变化，经历了振动能量的吸收、消耗与释放这一过程。
日本学者Kobor i[1]利用主动变刚度系统做了振动台模型试验和原型结构试验，验证了这种控制系统的装置可以改变物体动力参数，且仅需要极少的外界能量，就可以得到十分明显的减振效果。在国内，李敏霞和刘季[2]等学者在这方面做了深入的研究，制作了类似的主动变刚度控制装置，并进行了一个40t足尺的主动变刚度装置的性能试验，该实验主要研究了电液伺服阀在Passive-on和Passive-off状态下主动变刚度控制装置的力学性能。杨润林，闫维明[3]等提出了一种新型的半主动变刚度（ISA VS）控制系统，并通过数值模拟验证了它的有效性。
1.2 主动变阻尼控制系统
变阻尼系统由Hovat首先提出[4]，它是通过主动调节变阻尼装置，使其阻尼力变化至接近或等于主动控制力，得到的振动控制效果也和主动控制接近。主
振动控制措施(2021新版)
振动控制措施(2021新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0723
振动控制措施(2021新版) 振动是指物体在外力作用下，以中心位置为基准呈往复振荡的现象。 生产过程中的生产设备、工具产生的振动称为生产性振动。 振动的控制措施： (1)从工艺和技术上消除或减少振动源，是预防振动危害最根本的措施。如用油压机或水压机代替气（汽）锤，用水爆清沙或电液清沙代替风铲清沙、以电焊代替铆接等。 (2）选用动平衡性能好、振动小、噪声低的设备。在设备上设置动平衡装置，安装减振支架、减振手柄、减振垫层、阻尼层；减轻手持振动工具的质量等。 (3)基础隔振。将振动设备的基础与基础支撑之间用减振材料（橡胶、软木、泡沫乳胶、矿渣相等）、减振器（金属弹簧、橡胶减
振器和减振垫等）隔振，减少振源的振动输出。 在振源设备周围地层中设置隔振沟、板桩墙等隔振层，切断振波向外传播的途径。 (4）个体防护。穿戴防振手套、防振鞋等个人防护用品，降低振动危害程度。其中最重要的是防止手指受冷。 XXX图文设计 本文档文字均可以自由修改
噪音与振动控制方案
施工现场噪音与振动控制方案 为认真贯彻落实《建设工程文明施工管理规定》和《扬尘污染防治管理办法》以及重大工程建设的有关文明施工管理规定，实现文明施工现场达到相关标准，特编制本施工噪声与振动控制专项方案。 一、编制依据 1、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》； 2、《建筑施工场界噪声限值》GB 12523-90 3、《江苏省环境保护条例》； 4、《江苏省建设工程文明施工管理规定》； 5、《江苏省重大工程文明施工管理考核办法（试行）》 二、工程概况 丹徒新城恒顺大道改造工程位于宜城大道以东，G312以西区域，整体呈东西向。路线起于与宜城大道交叉，向东南方向延伸，下穿S86镇江支线后，往东止于园区二路（盛园路）交叉，路线全长3328.911m。道路等级为城市次干路，规划红线宽度50m，设计速度为50km/h。 1.责任人： （1）项目经理负责噪声控制管理工作的领导，全面管理项目的噪声预防和控制。（2）项目工程师、施工员和班组长负责实施施工过程中的噪声控制。 (3)项目技术员负责噪声控制情况的检查和噪声的监控与监测工作。 三、组织保证措施 一般噪声源：土方阶段：挖掘机、装载机、推土机、运输车辆、破碎钻等。结构阶段：汽车泵、振捣器、混凝土罐车、支拆模板与修理、支拆脚手架、钢筋加工、电刨、电锯、人为喊叫、哨工吹哨、搅拌机、水电加工等。装修阶段：拆除脚手架、石材切割机、砂浆搅拌机、空压机、电锯、电刨、电钻、磨光机等。 1.施工时间应安排在 6:00—22:00 进行，因生产工艺上要求必须连续施工或特殊需要夜间施工的，必须在施工前到工程所在地的区、县建设行政主管部门提出申请经批准后，并在环保部门备案后方可施工。项目部要协助建设单位做好周边居民工作。 2.施工场地的强噪声设备宜设置在远离居民区的一侧。尽量选用环保型低噪声振捣器，振捣器使用完毕后及时清理与保养。振捣混凝土时禁止接触模板与钢筋，并做到
噪声与振动复习题及答案
噪声与振动复习题及参考答案（40题） 参考资料 1、杜功焕等，声学基础，第一版（1981），上海科学技术出版社。 2、环境监测技术规范（噪声部分），1986年，国家环境保护局。 3、马大猷等，声学手册，第一版（1984），科学技术出版社。 4、噪声监测与控制原理（1990），中国环境科学出版社。 一、填空题 1．在常温空气中，频率为500Hz的声音其波长为。 答：0.68米（波长=声速/频率） 2．测量噪声时，要求风力。 答：小于5.5米/秒（或小于4级） 3．从物理学观点噪声是由；从环境保护的观点，噪声是 指。 答：频率上和统计上完全无规的振动人们所不需要的声音 4．噪声污染属于污染，污染特点是其具有、、。 答：能量可感受性瞬时性局部性 5．环境噪声是指，城市环境噪声按来源可分 为、、、、。 答：户外各种噪声的总称交通噪声工业噪声施工噪声社会生活噪声 其它噪声 6．声压级常用公式Lp= 表示，单位。 答： Lp=20 LgP/P° dB（分贝） 7．声级计按其精度可分为四种类型：O型声级计，是；Ⅰ型声级计为；Ⅱ型声级计为；Ⅲ型声级计为，一般 用于环境噪声监测。 答：作为实验室用的标准声级计精密声级计普通声级计调查声级计不得 8．用A声级与C声级一起对照，可以粗略判别噪声信号的频谱特性：若A声级比C声级小得多时，噪声呈性；若A声级与C声级接近，噪声呈性；如果A声级比C声级还高出1-2分贝，则说明该噪声信号在 Hz 范围内必定有峰值。 答：低频性高频性 2000-5000 9．倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比为。1/3倍频程的每个频带的上限频率与下限频率之比 为；工程频谱测量常用的八个倍频程段是 Hz。 答：2 2-1/3 63，125，250，500，1K，2K，4K，8K 10．由于噪声的存在，通常会降低人耳对其它声音的，并使听阈，这种现象称为掩蔽。 答：听觉灵敏度推移 11．声级计校准方式分为校准和校准两种；当两种校准方式校准结果不吻合时，以校准结果为准。 答：电声声 12．我国规定的环境噪声常规监测项目为、和；选测项目有、和。 答：昼间区域环境噪声昼间道路交通噪声功能区噪声夜间区域环境噪声 夜间道路交通噪声高空噪声 13．扰民噪声监测点应设在。 答：受影响的居民户外1米处
结构振动的主动控制技术
硕士研究生 非笔试课程考核报告 （以论文或调研报告等形式考核用） 2013 至 2014 学年 第 1 学期 考核课程： 防灾减灾学 提交日期： 2013 年 12月 20 日 姓 名 程伟伟 学 号 2012010305 年 级 研二 专 业 防灾减灾及防护工程 所在学院 土木工程学院 山东建筑大学研究生处制 考核成绩 考核人
结构振动的主动控制技术 程伟伟 (山东建筑大学土木工程学院，济南，250101) 摘要：主动控制是一项积极主动的智能化措施，是根据外界刺激和结构响应预估计所需的控制力，从而输入能量驱使作动器施加控制力或调节控制器性能参数，达到减震效果。对目前的主动控制技术的研究现状作了简要评述，阐述了振动主动控制中主要控制方法和策略及应用中存在的问题，并提出了振动主动控制技术的发展趋势。 Abstraction：Active Control is an intelligent proactive measures， are needed to control the pre-estimate based on external stimuli and response structures, thereby driving the input energy is applied to the actuator control or regulate the controller performance parameters to achieve the damping effect. The current research status of active control techniques are briefly reviewed, elaborated mainly active vibration control and application control methods and strategies for the problems and proposed active vibration control technology trends. 关键词：主动控制作动器与传感器控制方法 引言：主动控制是指在振动控制过程中，经过实时计算，进而驱动作动器对控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。其控制效果好，适应性强，正越来越受到人们的重视。近几年，随着科学技术的发展，特别是在计算机技术和测控技术的推动下，振动主动控制有了长足进步。主动控制在越来越多的实际工程中应用的越来越多。 正文 地震给世界各国人民造成了巨大的灾害，土木工程结构振动控制是工程结构抗震领域的新课题。姚治平将振动控制与土木工程相结合，首次提出了土木工程结构振动控制的概念。对有效减轻地震灾害有着重要的现实意义。主动控制在声学中并不是一个新概念，早在20世纪30年代，Paul Lueg 就提出了利用主动噪声抵消发代替被动噪声控制，对低频噪声进行控制。由于振动传递远比声音的传递复杂得多，致使主动振动控制的研究共走进展相对较慢，直到二次世界大战后的军备竞赛才促使其迅速发展。纵观主动振动控制的发展过程，将其划分为重点突破、广泛探索和重点攻关三个阶段。从20世纪50年年代起，主动控制取得了三项突破，即实现了机翼颤振的主动阻尼没提高了飞机航速；主动振动控制提供了超静环境，保证惯导系统满足核潜艇和洲际导弹导航的进度要求；磁浮轴承控制离心机转子成功，创造出分离铀同位素的新工艺。20世纪50-60年代主动振动控制发展的重点突破阶段。上述成就迅速吸引了众多的专家研究这项技术。于是20世纪70年代变成为空广泛探索主动振动控制在各个工程领域应用的阶段。进入20世纪80年代，主动振动技术在几个工程领域的应用前景相当明朗，其中就有控制高挠性土木工程结构振动在、控制，于是，主动振动控制研究进入重点攻关阶段。目前，对主动控制的研究主要集中在：传感器、致动器、动力学建模及其振动控制、传感器/致动器的优化配置等几方面。控制技术分为主动、被动和半主动等类型。主动控制是指在振动控制过程中，根据所检测的振动信号，应用一定的控制策略，经过计算，进而驱动作动器为控制目标施加一定的影响，达到抑制或消除振动的目的。其控制效果好，适应性强，正越来越受到人们的重视。本文主要介绍主动控制技术的发展和展望。 主动控制是一种需要额外能量的控制技术，它与被动控制的根本区别是有无额外能量的消耗，是否具有完整的反馈控制回路。与被动控制相比，主动控制技术复杂、造价昂贵、维护要求高，但对于高层建筑或抗震设防要求高的建筑来说，主动控制具有更好的控制效果。主动控制装置大体上由仪器测量系统（传感器）、控制系统（控制器）、动力驱动系统（作动器）等组成。传感器测量姐欧股的动力响应或外部激励信息；控制器处理传感器测量的信息，实现所需的空置力，并输出作动器
振动主动控制
振动主动控制 振动控制是振动工程领域内的一个重要分文，是振动研究的出发点与归宿。从广义上说，振动控制包括两方面的内容‘一是振动的利用，充分利用有利的扳动，如各类振动机器等；另一是振动的抑制，尽量减小有害的振动，因为振动加速运转机械的磨损，缩短产品与结构的寿命，使人易于疲劳，侵仪器易于失灵。本书所讲的振动控制，只是振动的如制。 振动控制的任务就是通过一定的手段位受控对象的振动水平满足人们的预定要求。 这里，受控对象是各类产品、结构或系统的统称。为达到振动控制的目的所采取的手段，通常需经历如下五个环节： (1)确定振源特性与振动特征：确定振源的位置，激励的特性(简谐件、周期性、窄带随机性或宽带随机性)。振动特征(受迫型、白激型或参微型)等，因为不同性质的振源引起的振动，其解决的方法也不同。 (2)确定振动控制水平，即确定衡量振动水平的量及其指标，这些量可以是位移、速度或加速度、应力等，也可以是其最大值或均方根值。 (3)确定振动控制方法：不同的振动控制方法其适用性不同，这些方法包括隔振、吸振、阻振、消振及结构修改等。 (4)进行分析与设计：包括建立受控对象与控制装置(如吸振器、隔振器、阻尼器等)的力学模型、进行振动分析，以及对控制装置参数与结构的设计。 (5)实现：将控制装置的结构与参数从设计转化为实物。可实现性是振动控制研究中必须注意的重要问题。 按所采用的抑制振动手段区分，振动控制方法有五种： (1)消振：即消除或减弱振源，这是治本的方法。因为受控对象的响应是由根源(激励)引起的，外因消除或减弱，响应自然也消除或减弱。如对不平衡的刚性或柔性转子，采用动平衡方法消除或减弱它们在转动时因质量不平衡出现的离心力及力矩；如对高烟囱、热交换器等结构，由于卡门涡引起的流激振动，
《城市轨道交通噪声与振动控制技术政策》(征求意见稿)
附件2 城市轨道交通噪声与振动控制技术政策 （征求意见稿） 一、总则 （一）为贯彻《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国环境噪声污染防治法》等法律法规，防治环境污染，保证人们正常生活、工作和学习的声与振动环境质量，保护既有文物古迹，保障影响区域内的精密仪器的正常使用，促进城市轨道交通噪声与振动污染防治技术进步，制定本技术政策。 （二）本技术政策为指导性文件，供各有关单位在环境保护工作中参照采用；本技术政策提出了防治城市轨道交通噪声与振动污染可采取的技术路线和技术方法，包括合理规划、优化设计、源头控制、传播过程消减、敏感目标防护等方面的内容。 （三）本技术政策中的城市轨道交通设施是指以钢轮钢轨为导向的轨道交通设施，不包括其他形式的城市轨道交通设施。 （四）城市轨道交通噪声与振动污染防治应遵循以下原则： 1.坚持合理规划、预防为主的原则。科学预估拟建轨道交通设施的潜在环境噪声与振动污染影响及可控程度，通过合理规划和采用有效的防控措施，避免或降低轨道交通噪声与振动对敏感目标的影响。 2.坚持源头控制与综合治理相结合的原则。对已开通运行的城市轨道交通设施，应采取源头控制为主，传播途径消减和建筑物防护
为辅的控制措施，确保城市轨道交通噪声与振动符合周围环境要求。 3.坚持安全可靠，技术适用，经济合理的原则。重视措施的安全性和可靠性，优先考虑与控制需求相匹配的技术，同时兼顾经济成本、使用寿命、维护成本、次生影响等因素。 二、合理规划 （五）城市轨道交通线网规划应与城市发展总体规划相协调，鼓励将城市轨道交通噪声与振动污染作为线网规划决策的依据。 （六）城市轨道交通线路应与声与振动功能区划相适应，优先规划在4类区，鼓励沿既有交通干线或规划交通干线布置。 （七）城市轨道交通线路的走向应与既有建筑物留有充足的防护距离或控制条件；城市轨道交通线网规划用地控制范围内不宜新建建筑物，无法避免时,应采取相应的措施，以消除城市轨道交通引起的不利影响。 （八）合理规划城市轨道交通沿线土地利用性质，优先以商业、工业用地为主，减少居住、文教用地。 三、优化设计 （九）对于轨道交通噪声与振动污染较严重的线路或路段，应增设比选方案，结合潜在的环境噪声与振动污染影响和可控程度，对线路走向、敷设方式、车辆类型等进行比选优化。 （十）规范采用环境噪声与振动影响预测模型或预测模拟方法，结合项目阶段、建筑物使用功能和区域特点，针对性开展预测，提高预测精度。 （十一）在选用减振降噪措施时应科学预估其因安装、施工、
振动控制 主动控制算法简介..
一、主动控制简介 1．概念：结构主动控制需要实时测量结构反应或环境干扰，采用现代控制理论的主动控制算法在精确的结构模型基础上运算和决策最优控制力，最后作动器在很大的外部能量输入下实现最优控制力。 2．特点：主动控制需要实时测量结构反应或环境干扰，是一种需要额外能量的控制技术，它与被动控制的根本区别是有无额外能量的消耗。 3．优缺点：主动控制具有提高建筑物的抵抗不确定性地面运动，减少输入的干扰力，以及在地震时候自动地调整结构动力特征等能力，特别是在处理结构的风振反应具有良好的控制效果，与被动控制相比，主动控制具有更好的控制效果。但是，主动控制实际应用价格昂贵，在实际应用过程中也会存与其它控制理论相同的问题，控制技术复杂、造价昂贵、维护要求高。 4．组成：传感器、控制器、作动器 5．工作方式：开环、闭环、开闭环。 二、简单回顾主动控制的应用与MATLAB应用 1.主动变刚度ＡＶＳ控制装置 工作原理：首先将结构的反应反馈至控制器，控制器按照事先设定好的控制算法并结合结构的响应，判断装置的刚度状态，然后将控制信号发送至电液伺服阀以操纵其开关状态，实现不同的变刚度状态。 锁定状态（ON）：电液伺服阀阀门关闭，双出杆活塞与液压缸之间没有相对位移，斜撑的相对变形与结构层变形相同，此时结构附加一个刚度； 打开状态（ＯＦＦ）：电液伺服阀阀门打开，双出杆活塞与液压缸之间有相对位移，液压缸的压力差使得液体发生流动，此过程中产生粘滞阻尼，此时结构附加一个阻尼。 示意图如下： 2. 主动变阻尼ＡＶＤ控制装置 工作原理：变孔径阻尼器以传统的液压流体阻尼器为基础，利用控制阀的开孔率调整粘性油对活塞的运动阻力，并将这种阻力通过活塞传递给结构，从而实现为结构提供阻尼的目的。关闭状态（ＯＮ）：开孔率一定，液体的流动速度受限，流动速度越小，产生的粘滞阻尼力越大，开孔率最小时，提供最大阻尼力，此时成为ＯＮ状态； 打开状态（ＯＦＦ）：控制阀完全打开，由于液体的粘滞性可提供最小阻尼力。 示意图如下：
振动污染及其控制技术
振动污染及其控制技术 1402032026孙小飞环境工程（2）班 摘要：现如今随着社会的发展，物理性污染愈发严重。其中振动污染也是其中的一部分，本文着重介绍了振动污染及其控制技术的内容。 关键词：振动污染；控制技术。 一、概述 振动定义：（1）任何一个可以用时间的周期函数来描述的物理量，都称之为振动（2）当一个物体处于周期性往复运动的状态，即可说物体在振动。 1.振动现象 物理现象：声、光、热等物理现象都包含振动；生命和生活：心脏搏动、耳膜和声带的振动是人体的基本功能。 工程技术领域： 桥梁和建筑物在阵风或地震激励下的振动 飞机和船舶在航行中的振动， 机床和刀具在加工时的振动， 各种动力机械的振动， 控制系统中的自激振动等。 2.振动污染： 振动超过一定的界限,从而对人体的健康和设施产生损害,对人的生活和工作环境形成干扰,或使机器、设备和仪表不能正常工作。 振动污染源有自然源和人工源 自然源：地震、火山爆发等自然现象。 自然振动带来的灾害难以避免，只能加强预报减少损失。 人工源：工业振动源：旋转机械、往复机械、传动轴系、管道振动等，如锻压、铸造、切削、风动、破碎、球磨以及动力等机械和各种输气、液、粉的管道。特征参数：常见工厂振源附近面上加速度级：80～140dB；振级：60～100dB；峰值频率：10～125Hz。 工程振动源：工程施工现场的振动源主要是打桩机、打夯机、水泥搅拌机、辗压
设备、爆破作业以及各种大型运输机车等。特征参数：常见工程振源附近 振级：60～100dB。 铁路振源： 频率：一般在20～80Hz范围内； 离铁轨30m处的振动加速度级范围85～100dB，振动级范围75～90dB内 公路振源： 频率：一般在2～160Hz范围内，其中以5～63Hz的频率成分较为集中； 振级：多在65～90dB范围内。 二、振动的影响 振动的生理影响主要是损伤人的机体，引起循环系统、呼吸系统、消化系统、神经系统、代谢系统、感官的各种病症，损伤脑、肺、心、消化器官、肝、肾、脊髓、关节等人们在感受到振动时，心理上会产生不愉快、烦躁、不可忍受等各种反应。除振动感受器官感受到振动外，有时也会看到电灯摇动或水面晃动，听到门、窗发出的声响，从而判断房屋在振动。人对振动的感受很复杂，往往是包括若干其他感受在内的综合性感受。振动引起人体的生理和心理变化，导致工作效率降低。振动可使视力减退，用眼工作时所花费的时间加长。振动使人反应滞后，妨碍肌肉运动，影响语言交谈，复杂工作的错误率上升等。振动通过地基传递到构筑物，导致构筑物破坏。如，基础和墙壁龟裂、墙皮剥落，地基变形、下沉，门窗翘曲变形，构筑物坍塌，影响程度取决于振动的频率和强度。由于共振的放大作用，其放大倍数可由数倍至数十倍，因此带来了更严重的振动破坏和危害。 三、振动控制技术 振动控制的任务：通过一定手段使受控对象振动水平满足预定要求。 受控对象：各类产品、结构或系统的统称。 实现控制振动的目的需经历的五个环节（1)确定振源特性与振动特征 (2)确定振动控制水平 (3)确定振动控制方法 (4)进行分析与设计 (5)实现振动控制
噪声和振动控制中阻尼技术的理解
噪声和振动控制中阻尼技术的理解 侯永振 （天津市橡胶工业研究所，天津 300384） 摘要：简要介绍了阻尼材料以自由阻尼、约束阻尼两种阻尼处理方式构成结构阻尼，以及阻尼技术用于振动隔离，通过降低共振可传递性，从而使振动和噪声得到控制的基本原理。 关键词：结构阻尼；振动隔离；阻尼处理；噪声降低 1 导论 机械运转产生的振动现象随处可见，飞机、舰船、机床、汽车、轨道交通（如城市轻轨火车）、水暖管道、纺织机械、空调器、电锯、升降机等机械发出较强的振动和噪声，不仅污染环境，还会影响设备的加工精度，加速结构的疲劳损坏和失效，缩短机器寿命，影响交通车辆的舒适性。 不论怎样的应用，通常都需要几种技术对噪声和振动进行有效控制，而每一种技术都有助于环境的更加安静。对于大多数应用来说，可以采用四种控制噪声和振动的方法：（1）吸收；（2）使用障板和罩子；（3）结构阻尼；（4）隔振。在这些分类中虽然有一定程度的相互交叉，但通过对问题的恰当分析和减振降噪技术的合理应用，每种方法都能够产生显著的减振降噪效果。仅次于吸收材料和大块障板层的应用，通常还要弄明白减振降噪的原理。因此，本文将集中介绍涉及降低结构振动的第（3）和第（4）种方法。 2 结构阻尼 结构阻尼降低振源处由冲击产生的稳态的噪 作者简介：侯永振(1957-),男，天津市橡胶工业研究所高级工程师，主要从事橡胶阻尼材料、橡胶减振材料及制品、橡胶防腐衬里、橡胶吸声材料及制品、乳胶手套、胶粘剂、橡胶杂品等研究和开发工作。 声，它所消耗的是在结构阻尼构成之前并以声的形式在结构中辐射的振动能。然而阻尼仅抑制共振。尽管有时由于敷设阻尼材料从而提高了系统的刚度和质量而对于强迫振动的非共振振动的衰减有点效果，但靠阻尼则衰减很少。 阻尼处理由为了提高阻尼结构消耗机械能能力而被应用于阻尼元件的任何材料（或材料组合）组成。当用于强迫振动结构时，在其固有（共振）频率或其附近，它常是最有用的。该固有（共振）频率受由许多频率成份构成的激振力的振动频率的影响，而这许多频率成份受冲击或其它瞬态力或传递到噪声辐射的结构表面的振动的影响。 尽管所有材料都呈现一定量的阻尼，然而许多材料（如钢、铝、镁和玻璃）有如此小的内部阻尼，是传递振动和噪声的良好介质，几乎不具备降低振动和噪声的能力，以致于它们的共振性能使其成为了有效的声辐射器。但钢材等金属材料强度高，常作为结构材料使用；而橡胶等高分子材料，由于本身的化学结构特性，使得它们具有较高的阻尼性能，具备很强的降低振动和噪声的能力，是最主要的减振降噪材料之一，代表着减振降噪材料的发展方向，尤其是近十几年发展起来的高阻尼橡胶或其它高分子阻尼材料，具备非常突出的减振降噪性能，几乎是目前从科学意义上讲最理想的减振降噪材料。但这类阻尼材料
《噪声与振动控制技术手册》已由化学工业出版社出版发行
第5期高晓进：金属夹心CFRP复合材料超声检测方法531 参考文献 [1]张锐, 陈以方, 付德永. 复合材料手动扫描超声特征成像检测[J]. 材料工程, 2003(4): 34-35. ZHANG Rui, CHENG Yifang, FU Deyong. Manual scan ultrasonic feature imaging testing of composite material[J]. Journal of Materials Engineering, 2003(4): 34-35. [2]葛邦, 杨涛, 高殿斌, 等. 复合材料无损检测技术研究进展[J]. 玻 璃钢/复合材料, 2009(6): 67-71. GE Bang, YANG Tao, GAO Dianbin, et al. Advances of nondestructive testing of composite materials[J]. Fiber Reinforced Plastics/Composites, 2009(6): 67-71. [3]王耀先. 复合材料结构设计[M]. 北京: 化工工业出版社, 2011. W ANG Yaoxian. Structure design of composites[M]. Beijing: Chemical Industry Press, 2011. [4]彭金涛, 任天斌. 碳纤维增强树脂基复合材料的最新应用现状[J]. 中国胶粘剂, 2014, 23(8): 48-52. PENG Jintao, REN Tianbin. The latest application status of carbon fiber reinforced resin matrix composites[J]. China Adhesives, 2014, 23(8): 48-52. [5]李威, 郭权锋. 碳纤维复合材料在航天领域的应用[J]. 中国光学, 2011, 4(3): 201-212. LI Wei, GUO Quanfeng. Application of carbon fiber composites to cosmonautic fields[J]. Chinese Journal of Optics, 2011,4(3): 201-212. [6]魏建义. 航空复合材料无损检测应用研究[J]. 现代制造技术与装 备, 2016, (230): 82-83. WEI Jianyi. Research on nondestructive testing of aviation composite materials[J]. Modern Manufacturing Technology and Equipment, 2016, (230): 82-83. [7]沈建中, 林俊明. 现代复合材料的无损检测技术[M]. 北京: 国防 工业出版社, 2016: 109-112. SHEN Jianzhong, LIN Junming. Nondestructive testing technology of modern composite materials[M]. Beijing: National Defense Industry Press, 2016: 109-112. [8]史亦韦. 超声检测[M]. 北京: 机械工业出版社, 2009: 85-88. SHI Yiwei. Ultrasonic testing[M]. Beijing: China Machine Press, 2009: 85-88. [9]徐浪, 潘勤学, 王超, 等. 碳纤维－铝多层结构胶接质量的超声检 测[J]. 计测技术, 2015, 35(3): 34-35. XU Lang, PAN Qinxue, W ANG Chao, et al. Bonding test of carbon fibers by ultrasonic[J]. Metrology & Measurement Technology, 2015, 35(3): 34-35. [10]张祥林, 谢凯文, 姜迎春. 复合材料板-板粘接结构超声检测[J]. 无损探伤, 2011, 35(4): 18-21. ZHANG Xianglin, XIE Kaiwen, JIANG Yingchun. Ultrasonic testing of composite plate bonding structure[J]. Nondestructive Testing, 2011, 35(4): 18-21. [11]郑晖, 林树青. 超声检测[M]. 北京: 中国劳动社会保障出版社, 2008: 32-35. ZHENG Hui, LIN Shuqing. Ultrasonic testing[M]. Beijing: China Labor Social Security Press, 2008: 32-35. [12]杜功焕, 朱哲民, 龚秀芬. 声学基础[M]. 南京: 南京大学出版社, 2001: 131-140. DU Gonghuan, ZHU Zhemin, GONG Xiufen. Acoustic Foundation[M]. Nanjing: Nanjing University Press, 2001: 131-140. 《噪声与振动控制技术手册》已由化学工业出版社出版发行由中船第九设计研究院工程有限公司牵头，联合清华大学、北京市劳动保护科学研究所组织编写的《噪声与振动控制技术手册》（主编吕玉恒，副主编燕翔、魏志勇、邵斌、孙家麒、冯苗锋）已由化学工业出版社于2019年9月出版发行。全书约260万字、1700页，由18个单元及5个附录等组成，荟萃了本世纪以来噪声与振动控 制行业的部分最新成果。全书主要内容包括：基础知识；噪声源数据库；噪声的生理效应、 危害以及噪声标准；听力保护；噪声与振动测量方法和仪器；噪声源的识别、预测及控制方 法；声源降噪与低噪声产品；经典而常用的隔声、吸声、消声、隔振、阻尼减振、室内声学 等；有源噪声控制以及国内外噪声与振动控制技术新进展等。本手册还提供了300多种常用 的声学设备和材料的性能、参数等，列举了40多个噪声与振动控制污染治理成功案例，附 录中给出了本行业已出版的书籍、标准、生产厂家、科研设计教学单位的部分名录等，是一 本大型、综合、实用的工具书，也是参与编著的10个单位、27名作者多年来工作实践成果 汇编。本手册可为读者提供科学、严谨、新颖、可信赖的专业知识和应用技术，可供工程设 计、环境保护、职业安全卫生、基本建设等领域从事研究开发、生产制造、监测评价、工程 管理等工程技术人员以及有关专业师生使用、参考。 中船第九设计研究院工程有限公司冯苗锋
振动控制技术现状与进展
第２８卷第３期 振动与冲击 ＪＯＩ７ＲＮ＾ｆ．ＯＦＶＩＢＲＡＴＩＯＮＡＮＤ．ｑＨＯＣＫ 振动控制技术现状与进展 陈章位，于慧君 （浙江大学流体传动及控制国家重点实验室，杭州３１００２７） 摘要：总结了白２０世纪４０年代开始振动试验研究以来振动控制技术的发展，论述了在振动控制算法以及振动试验激振设备等方面周内外研究所取得的主要成就。在此基础上提ｆｉ｛ｒ振动控制技术今后值得父注的研究方向和重点，如实际振动环境复现试验控制、多轴多自由度振动控制等。 关键词：振动控制；振动试验；进展；展望 中图分类号：ＴＢ５３４＋．２文献标识码：Ａ 自从在二次世界大战中战斗机等多种军用设备因受振动而造成损坏的现象引起重视后，为了更好地模拟产品的真实振动环境、对产品可靠性进行检验，２０世纪４０年代开始人们引入了振动试验。随着现代科学技术的进步，振动试验在产品的生产、设计以及可靠性、耐久性试验方面起到了越来越重要的作用。 振动试验系统主要由激振器、控制器、试件以及夹具所组成。在这几十年来的发展中，为了更真实地模拟实际的振动环境，激振器越来越复杂，同时也带来了问题就是如何精确地控制激振器使得激振器产生的振动信号能够与试验要求产生的信号一致，也即需要进一步提高控制器的性能。由此本文从三方面对振动控制技术进行综述，一是当前振动试验激振设备的发展；二是当前振动控制算法的发展以及在当前的振动试验产品中普遍采用的控制算法：三是当前控制器的发展，在此基础上提出了振动控制技术今后的研究方向和重点。 １国内外进展 １．１振动试验激振设备进展 用于振动试验的振动试验激振设备从其激振方式上主要可分为三类：机械式振动台、电液式振动台和电动式振动台¨“１。 １．１．１机械式振动台进展 机械式振动台主要有不平衡重块式和凸轮式两类。不平衡重块式是以不平衡重块旋转时产生的离心力来激振振动台台面，激振力与不平衡力矩和转速的平方成正比。这种振动台可以产生正弦振动，其结构简单，成本低，但只能在约５Ｈｚ一１００Ｈｚ的频率范围工作，最大位移为６ｍｍ峰－峰值，最大加速度约１０ｇ，不能进行随机振动。 凸轮式振动台运动部分的位移取决于凸轮的偏心 收稿日期：２００８－０１－０３ 第一作者陈章位男，教授，１９６５年生量和曲轴的臂长，激振力随运动部分的质量而变化。这种振动台在低频域内，激振力大时，可以实现很大的位移，如１００ｍｍ。但这种振动台工作频率仅限于低频，上限频率为２０Ｈｚ左右。最大加速度为３ｇ左右，加速度波形失真很大。 机械式振动台由于其性能的局限，主要应用于要求不高的领域。 １．１．２电动振动台进展 电动式振动台是目前使用较广泛的一种振动试验激振设备。它的工作原理是：根据电磁感应原理设计的，当通电导体处在恒定磁场中将受到力的作用，当导体中通以交变电流时将产生振动。振动台的激励线圈正是处在一个高磁感应强度的空隙中，需要的振动信号从信号发生器或振动控制器产生并经功率放大器放大后通到激励线圈上，使得振动台产生需要的振动波形。 电动式振动台的频率范围宽，小型振动台频率范围为０Ｈｚ一１０ｋＨｚ，大型振动台频率范围为０Ｈｚ～２ｋＨｚ；动态范围宽，易于实现自动或手动控制；加速度波形良好，适合产生随机波形。因此目前主要应用于高频率范围、推力较小、波形失真要求较高的试验领域。虽然目前电动振动台在推力方面已经做得越来越大，已经可以达到３５ｔ的推力，但是当它的推力超过１０ｔ以后，前述的电动振动台优势不是很明屁，各种因素的干扰也越来越大，而且成本增加很多。同时由电动式振动台的工作原理所决定，在振动试验的过程中，它的台面上不可避免会产生漏磁现象，这对于某些军用产品的试验是不可行的。因此，在这些情况下需要用电液振动台来进行试验。 １．１．３电液振动台进展 电液式振动台作为振动试验的常用设备之一。它的工作方式是采用电液伺服阀，通过液压控制传动装置产生振动激励。输入的电控信号经放大器放大进入伺服阀，伺服阀把与输入信号成比例的液压油输入液压缸，以驱动活塞并带动台面运动。 万方数据
噪声与振动
1040 2-=Ll L 噪声定义：（环境保护角度）：凡是妨碍人正常生产和学习的声音或对人交流干扰的声音。 噪声来源：1、工业噪声源；2、交通噪声源；3、建筑工地噪声源；4、商业噪声源。 世界四大污染：水污染，大气污染，固体废弃物污染，噪声污染。 噪声特点：区别于物理化学污染，噪声与振动源消失后没有延迟。 机械振动的三种方式：简谐振动；阻尼振动；受迫振动。 阻尼振动：（1）两种方式：摩擦阻尼、辐射阻尼； 阻尼振动方程： 受迫振动：（1）方程：错误！未找到引用源。 受迫振动的三种控制方式：1、ω>>ω0 质量控制；2、ω<<ω0 弹性控制；3、ω≈ω0 阻尼控制。 波长、波速和频率之间的关系：v=f λ 声强：单位时间内垂直于传播方向上单位面积上通过的声能。 声压：空气压强在大气压强附近的起伏变化部分。 声强级： 声压级：错误！未指定书签。 听阈声压：错误！未找到引用源。 （在1000Hz 纯音情况下）痛阈声压：20Pa （在1000Hz 纯音情况下） 声功率级：错误！未指定书签。 声压与声强的关系： I=p 2/(ρ0×C) ρ0：空气密度 1.29kg/m 3; C ：声速 340m/s 。 频谱分析：由于噪声是一个混合音，在噪声控制过程中了解噪声源所发生的频谱特性，掌握噪声成分及大小，详细分析噪声的频率组成及各频率声压的大小。 高频噪声：1000Hz 以上；中频噪声：300～1000Hz ；低频噪声：500Hz 以下。可听音范围内：20～20000Hz 1/3倍频带与倍频带之间的关系：1:21/3:22/3:2 声强的叠加：I 总=I 1+I 2+…+I n ;声压的叠加：P 总2=P 12+P 22+…P n 2 加速度级： 错误！未指定书签。 a ref =10-6m/s 2 点声源在自由场距离加倍，声压级衰减6dB; 线声源在自由场距离加倍，声压级衰减3dB 。 声压衰减系数由经典（空气）吸收和分子吸收两部分组成。 声屏障：在声源与接收者之间插入足够大面密度板或墙使噪声产生大的附加衰减，使透过的噪声减少。 永久性听阈位移(职业性耳聋)：1、慢性噪声耳聋；2、爆震性噪声耳聋。 听力损失判定标准：一耳或两耳听损在500,1000,2000Hz 三个倍频带上的均值。（取好耳，两个耳朵听力损失值相差>25dB 进行5dB 的修正，即对好耳朵加5dB 的修正） 听力损失四个等级：①正常<25dB ；②轻度聋25~40dB ；③中度聋40~70dB ；④重度聋>70dB 。 响度级：以1000Hz （2×10-5Pa) 纯音为基础声音，调整其声压级使大量受试者判断，如果噪声与该纯音听起来一样响，此时纯音压级就是响声的响度级phon(方)。 响度：①取40phon 为1响；②响度与响度级之间的关系 ；③响度级升高10pho n ，响度加倍。 四种计权声级：A 计权：模拟40方等响曲线 A 声级；B 计权：模拟70方等响曲线 B 声级；C 计权：模拟100 方等响曲线 C 声级；D 计权：标准化计权网络（测飞机的） D 声级。 各种统计声级：等效连续声级；L N 累计分布声级（L 10 峰值噪声；L 50 中值噪声；L 90 背景噪声）；L dn 日夜等效声级；L den 公共环境等效声级；L NP 噪声污染级；L AE 声暴露级 噪声控制的工程技术方式：吸声技术；消声技术；隔声技术。 噪声作业分级：0级：安全作业 I <0；I 级：轻度伤害 0受电弓振动主动控制研究现状分析
受电弓振动主动控制研究现状分析 □宋一凡郭德勇梁继国 【内容摘要】电力机车高速行驶时，弓网振动将导致弓网接触力产生波动进而引起机车受流不良，降低机车运行性能甚至会损害机车电气设备。受电弓主动控制可以有效减小弓网振动，本文从控制算法方面介绍了受电弓振动主动控制的研 究现状，总结分析了近年来国内外学者在这方面取得的研究成果以及各种控制算法的优缺点，并展望了未来受电 弓振动主动控制的发展趋势和研究方向。 【关键词】电力机车；受电弓振动；主动控制；控制算法 【基金项目】本文为东北林业大学国家级大学生创新实验项目“电动载货车高速路随动取电装置”（编号：201810225079）资助项目研究成果。 【作者单位】宋一凡、郭德勇，东北林业大学交通学院；梁继国，吉林省辉南经营局 一、引言 受电弓与接触网接触受流牵引电力机车运行，空气动力、接触网的波传播和波反射、不规则风和轮轨状况等因素将引起弓网振动，而弓网振动将降低机车受流质量、加剧弓网磨损、增大运行噪声。随着机车运行时速提高，弓网振动带来的危害也将加剧，弓网振动成为限制电力机车提速的重要因素。目前，主要有两种方法解决振动问题：一是提高接触网刚度或增大接触线张力，二是增大弓网接触力。这两种方法均在一定程度上减小了弓网振动，但第一种需要更换接触网，成本巨大；第二种加剧弓网磨损的同时增大了安全隐患［1］。研究人员不得不寻找新的途径来解决振动问题，早期研究者提出利用主动控制技术来提高受电弓的跟随性。进行可控受电弓的研究渐渐成为了机车受电弓研究的一个重要课题。 对于受电弓振动主动控制的研究，欧洲和日本学者起步较早，2003年7月速度可达230km/h的振动主动控制受电弓在德国就已试验成功［2］。而我国学者对此类课题的研究起步较晚，发展尚停留在实验室阶段。尽管国内外已有很多研究涉及这一领域，但大多仅停留在控制策略的提出和数值仿真验证，难以在实践中得到应用，实现的瓶颈主要在于作动器的选择和能量供应问题，以及接触力反馈信号的实用性。本文从控制算法和作动器两个方面来介绍受电弓主动控制的研究现状和存在的问题，以期为受电弓主动控制的研究提供一些思路。 二、控制算法 控制算法作为主动控制的核心对其应有如下要求：所需控制信息量少，计算速度快，输出信息易于执行，复杂控制具有一定的自适应性。国内外对控制算法进行了大量研究，大体可分为以下五类（列出）。 （一）模糊控制。模糊控制自第一次成功应用以来，模糊控制理论已得到突飞猛进的发展，解决了许多现实问题。模糊控制具有很强的鲁棒性，适用于工作条件下具有非线性和参数时变性的受电弓，因此受电弓的模糊控制受到了学者的关注。 （二）变结构控制。由于变结构控制具有极强的鲁棒性且实现容易，尤其可以良好地自适应系统干扰，适用于线性和非线性，可有效处理弓网振动问题。但其缺点是当变结构控制到达切换面后受时滞和惯性的影响在滑模面附近来回穿梭，引起变结构振颤。变结构控制可分为两类，一类是非滑模变结构控制，另一类是滑模变结构控制。研究者对这两种变结构控制均有应用。 （三）线性二次型控制。线性二次型控制适用于时变系统，控制能量低，计算精度高，能有效处理扰动信号和测量噪声问题且易于构成闭环最优控制，可作为处理弓网振动问题的有效途径。 （四）预测控制。预测控制应具备以下三项基本原理：预测模型、滚动优化和反馈校正。线性模型的预测控制算法已非常成熟，但实际所需的控制系统大多是非线性的，因此现在预测控制的研究重点就成为非线性模型预测控制，弓网振动模型便是一种典型的非线性模型，相关研究者也将非线性模型预测控制用于受电弓的主动控制。 Mihai－Florin Taran等提出了一种基于模型预测控制策略的接触力闭环控制方法。预测控制使用有限变量构造的有限滚动时域估计，使用系统模型的离散时间公式，利用接触网模型中时变表达式得到离散模型，并提出二阶离散化方法，增设积分以消除稳态误差，得到线性时变模型。将控制目标转化为一个凸函数以表达误差的权重和对有限滚动时域估计的控制力［3］。任志玲根据弓网模型和接触力数据，利用预测控制技术预测下一时刻接触力，将预测值与理论值比较计算误差，模型预测控制器通过电流变阻尼器将计算结果转换为接触力的控制输入量。实验结果表明能够有效提高弓网耦合质量［4］。 （五）神经网络模型。刘仕兵等将NAＲMA－L2模型应用到弓网振动控制系统中并给出了控制方案：控制系统分为系统辨识部分和控制部分。系统识别部分采用在线辨识，响应快迟滞小，增加了系统的实时性。系统首先从被控制系统 · 36 ·