电子料发女学 University of Electronic Science and Technology of China /966 变阻尼减振控制技术 国内外发展现状及其工程应用 电子科技大学 于亚婷 1
电子科技大学 于亚婷 1 变阻尼减振控制技术—— 国内外发展现状及其工程应用
1 变阻尼减振军事和民用需求 2 变阻尼减振控制系统 3 变阻尼减振控制技术的国内外发展现状 3.1 自感知与自集能技术 3.2 减振控制方法 目录 3.3 变阻尼减振方法 3.4 减振效能评估方法 4 变阻尼减振控制的工程应用 5 变阻尼减振控制技术发展需要解决的关键问题 6 电磁涡流变阻尼减振的初步研究成果 2
目 录 1 变阻尼减振军事和民用需求 2 变阻尼减振控制系统 3 变阻尼减振控制技术的国内外发展现状 3.1 自感知与自集能技术 4 变阻尼减振控制的工程应用 5 变阻尼减振控制技术发展需要解决的关键问题 6 电磁涡流变阻尼减振的初步研究成果 2 3.2 减振控制方法 3.3 变阻尼减振方法 3.4 减振效能评估方法
1 变阻尼减振 军事和民用需求 3
变阻尼减振 军事和民用需求 1 3
1.1军事需求 新一代军用电子装备 要求具备高精度、 要求具备平台适应性强、 高灵敏度、高可靠 应用领域广、寿命周期 导弹导引头 机载电子系统 性等功能性能特点 长等使用性特点 装备对振动、冲击 装备必须同时面对机 加速度等机械环境 载、弹载、车载、船 新m1 条件异常敏感 载等全域长期、恶劣 复杂机械环境影响。 火控雷达 相控阵天线 4
1.1 军事需求 新一代军用电子装备 要求具备高精度、 高灵敏度、高可靠 性等功能性能特点 装备对振动、冲击、 加速度等机械环境 条件异常敏感 要求具备平台适应性强、 应用领域广、寿命周期 长等使用性特点 装备必须同时面对机 载、弹载、车载、船 载等全域长期、恶劣 复杂机械环境影响。 导弹导引头 机载电子系统 火控雷达 相控阵天线 4
1.1军事需求 1.综合电子系统、电子装备整机减振迫切 10 X dB/oct Y dB/oct 需要采取新型、智能变阻尼减振控制技术 提高减振系统的多平台、多振型广域机械 00 10 环境条件的减振性能。 须率州 频率/也 a)典型喷气飞机振动谱型 b)典型螺旋桨飞机的振动谱型图 传统的减振控制措施一旦条件偏离设计要 求，则其隔振缓冲性能侧很难满足要求，有必 要研究能够根据实时环境条件变化、设备不同 工作模式及功能性能指标要求，自适应调节系 统刚度和阻力进而调节减振系统性能的减振控 频率/出 制技术与装置。 ©)典型的直升机振动环境谱型图 d火箭上的振动型谱 典型军用装备安装平台机械振动环境条件 5
1.1 军事需求 1.综合电子系统、电子装备整机减振迫切 需要采取新型、智能变阻尼减振控制技术 提高减振系统的多平台、多振型广域机械 环境条件的减振性能。 传统的减振控制措施一旦条件偏离设计要 求，则其隔振缓冲性能则很难满足要求，有必 要研究能够根据实时环境条件变化、设备不同 工作模式及功能性能指标要求，自适应调节系 统刚度和阻力进而调节减振系统性能的减振控 制技术与装置。 典型军用装备安装平台机械振动环境条件 5
1.1军事需求 2通信天线，火控雷达、弹载导引头等天伺馈系统、精密仪器设备灵敏度、精确度越来越高 迫切需要采取新型变阻尼减振控制技术提高减振性能，同时能根据设备工作模式要求主动调整 减振特性以满足特定需求。 ◆某型数据库链相控阵天线，在整体加装隔振器减振的情况下振动位移带来标校定位和指向精 度偏差，进而降低系统测角精度，影响系统综合性能指标。 ◆某型火控雷达系统指向精度要求0.1度，要求天线阵面安装精度必须要小一个数量级，而整 体加装隔振器后，隔震系统在宽带随机振动下的振动以及在加速度、冲击、炮击振动作用下的 偏向位移都大大超出了性能指标要求。 ◆某弹载导引头，其精密陀螺仪无法满足火箭振动环境要求，需加装局部减振装置，因此导引 头陀螺仪不仅要感知、记录火箭飞行参数，还需要叠加处理陀螺仪减振系统的二次振动参数， 必然增加系统定位偏差。 6
2.通信天线，火控雷达、弹载导引头等天伺馈系统、精密仪器设备灵敏度、精确度越来越高， 迫切需要采取新型变阻尼减振控制技术提高减振性能，同时能根据设备工作模式要求主动调整 减振特性以满足特定需求。 某型数据库链相控阵天线，在整体加装隔振器减振的情况下振动位移带来标校定位和指向精 度偏差，进而降低系统测角精度，影响系统综合性能指标。 某型火控雷达系统指向精度要求0.1度，要求天线阵面安装精度必须要小一个数量级，而整 体加装隔振器后，隔震系统在宽带随机振动下的振动以及在加速度、冲击、炮击振动作用下的 偏向位移都大大超出了性能指标要求。 某弹载导引头，其精密陀螺仪无法满足火箭振动环境要求，需加装局部减振装置，因此导引 头陀螺仪不仅要感知、记录火箭飞行参数，还需要叠加处理陀螺仪减振系统的二次振动参数， 必然增加系统定位偏差。 6 1.1 军事需求
1.1军事需求 3.电子弹射航母舰载机电子装备在面临正常工作环境条件时，还需满足着舰冲击、电磁弹射 加速冲击、核爆冲击等新的环境条件，这为下一代军用装备研制带来新的挑帖战，迫切需要采 取新型变阻尼减振控制技术以适应瞬时高量冲击的要求。 地面设备坠撞安全试验。 地面设备功能性试验 70 飞行器设备坠撞安全试验 一超压 飞行器设备功能性试验 一动压 50 典型军用装备 6dB/Oct 安装平台冲击 3 试验条件 20 10 0 100. 0 Q0005Q001000015000200.0025Q0030 10.00 園有频率(Hz) 时间/s a)典型安装平台坠撞冲击试验条件 b)核爆冲击波超压和动压载荷曲线
3.电子弹射航母舰载机电子装备在面临正常工作环境条件时，还需满足着舰冲击、电磁弹射 加速冲击、核爆冲击等新的环境条件，这为下一代军用装备研制带来新的挑战，迫切需要采 取新型变阻尼减振控制技术以适应瞬时高量冲击的要求。 典型军用装备 安装平台冲击 试验条件 7 1.1 军事需求
1.1军事需求 4.其它装备型号研制对新型变阻尼减振控制技术的应用需求。 ◆航空器电动舵机等伺服驱动、控制系统迫切需要优化随动系统的动态响应性能，提高电动舵机 系统的动态响应性能，提高阶跃响应速度并减小超调量。 ◆多管火箭武器发射装置高低机和方向机需要研制性能参数更合理的火箭发射装置，提高发射装 置抗冲击振动、火箭快速发射的适应能力。 ◆人机工程设计需要根据环境条件、乘员特征与感受自适应调节减振系统刚度和阻尼，提高乘员 感受与恶劣环境适应性。 8
4. 其它装备型号研制对新型变阻尼减振控制技术的应用需求。 航空器电动舵机等伺服驱动、控制系统迫切需要优化随动系统的动态响应性能，提高电动舵机 系统的动态响应性能，提高阶跃响应速度并减小超调量。 多管火箭武器发射装置高低机和方向机需要研制性能参数更合理的火箭发射装置，提高发射装 置抗冲击振动、火箭快速发射的适应能力。 人机工程设计需要根据环境条件、乘员特征与感受自适应调节减振系统刚度和阻尼，提高乘员 感受与恶劣环境适应性。 8 1.1 军事需求
1.2民用需求 现代民用设施或装备 要求更大跨度、更高高度 桥梁工程 建筑工程 更舒适的使用性特点 装备或设施必须同时面对恶 劣复杂工作环境影响。 车辆工程 9
1.2 民用需求 现代民用设施或装备 要求更大跨度、更高高度、 更舒适的使用性特点 装备或设施必须同时面对恶 劣复杂工作环境影响。 桥梁工程 9 建筑工程 车辆工程
1.3变阻尼减振控制技术的应用需求 减振技术：减少各类机械中不需要机械振动的措施 被动减振控制技术 变阻尼减振控制技术 控制措施：减小激励作用、避开共 可根据实时环境条件与装备需求而自适应改 振区、增加阻尼和使用减振器等单 变减振系统刚度、阻尼系数，达到最佳减振 或综合技术路径。 效能的新型综合工程应用技术。 变阻尼减振控制技术在军事和民用装备研制中需求明确而紧迫，是具有战略性、基 础性、前沿性的研究课题。 10
1.3 变阻尼减振控制技术的应用需求 减振技术：减少各类机械中不需要机械振动的措施 被动减振控制技术 控制措施：减小激励作用、避开共 振区、增加阻尼和使用减振器等单 一或综合技术路径。 10 变阻尼减振控制技术 可根据实时环境条件与装备需求而自适应改 变减振系统刚度、阻尼系数，达到最佳减振 效能的新型综合工程应用技术。 变阻尼减振控制技术在军事和民用装备研制中需求明确而紧迫，是具有战略性、基 础性、前沿性的研究课题