[發明專利]一種主動振動控制裝置及振動控制的方法

在審

• 申請號: 202010050597.6
• 申請日: 2020-01-17
• 公開（公告）號: CN111271140A
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 方挺;王繼強;胡忠志
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F01D25/04
• 分類號: F01D25/04;F01D25/06;F01D21/00;F02C7/00;B64D33/00;F16F15/04
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 葛瀟敏

本發明公開一種主動振動控制裝置及振動控制的方法，具體為：信號發生器產生振動信號，并傳送至功率放大器進行功率放大，再傳送至第一激振器，第一激振器帶動減震器來回激振，產生與發動機的振動相似的振源；加速度傳感器將振源轉換為與發動機的振動信號相同的振動信號；采集卡采集振動信號，并傳送至控制模塊，控制模塊對收到的振動信號進行PID調節，得到與振動信號頻率相同、方向相反的信號，并將該信號輸出至第二功率放大器，對該信號進行功率放大；第二激振器收到功率放大后的信號，產生一個和振源周期大小相同、方向相放的激振力；并將該激振力作用到第一激振器上。本發明具有成本低、結構簡單、可主動調控、控制范圍廣、精度高等優點。

技術領域

本發明屬于航空發動機技術領域，尤其涉及一種主動振動控制裝置及振動控制的方法。

背景技術

航空發動機是飛機的核心部件，是一個高速運轉，復雜的流體機械。因此在發動機運轉過程中不可避免地會產生振動。引起發動機產生振動的原因有很多種：包括發動機結構的復雜性，零件的多樣性和工作情況的多變性。據統計，發動機的結構強度故障90％以上是和振動相關的。同時航空發動機的振動會直接影響到它的正常工作和壽命。比如發動機中高速旋轉的轉子、葉片以及機匣的振動都會對發動機的性能和壽命有極大的限制：

[1]靜子的振動不但會損壞其本身還會造成葉片和機匣的碰撞，導致葉片的損壞。

[2]發動機轉子在“臨界轉速”附近工作時，受擾動的影響，產生極大的離心力，從而引起整個發動機的強烈振動，會導致轉子壽命下降，嚴重的會破壞轉子。

[3]發動機葉片的振動會引起葉片的損壞事故，因為轉子葉片受到強大的離心力載荷，再加上振動的交變載荷，在一段時間后會產生疲勞裂紋。在某一條件下，裂紋繼續延伸，會導致葉片斷折或打傷其余葉片，造成嚴重的飛行事故。

[4]振動時密封裝置也可能受損，嚴重時使發動機不能正常工作。

近年來，隨著我國航天技術的不斷發展，發動機振動問題開始逐漸受到人們的重視。因此，在發動機的制造過程中，分析和實測發動機的振動，采取有效措施減小振動幅值，提高發動機的持久性和可靠性以及保證飛行安全具有重要的意義。

振動控制是振動工程領域的一個重要研究方向。其研究目的是使被控系統的振動滿足人們預設的要求。根據是否需要被控系統以外的設備來提供能量作為控制力，可分為被動控制和主動控制。長期以來工業界廣泛采用被動方法來抑制振動，被動控制的方法處理振動問題效果顯著。它不需要外界能源輸入提供控制力，而是利用了結構阻尼等被動技術的吸收，消耗振動能量，已達到降低減振的目的。但是他們缺乏靈活性，不能夠在突發環境下進行有效地自我調節，并且受到頻率范圍、重量和尺寸等相關因素的限制，特別是對于低頻范圍內的振動問題。相對于被動控制，主動控制則具有調試方便，易于修改設計等優點；對于低頻振動有較好的控制效果，并且可以對寬帶隨機振動產生較好的振動抑制效果；能夠適應未知的隨機干擾以及參數變化。

目前國內對主動振動控制的研究較少，所能提供的主動振動控制平臺也較為稀少，其中不乏操作復雜，制作經費高等原因。

發明內容

發明目的：為解決現有技術中主動振動控制存在操作復雜、成本高等問題，本發明提供一種主動振動控制裝置及其振動控制的方法。

技術方案：本發明提供一種主動振動控制裝置，該裝置應用于抑制飛機發動機振動，該裝置包括信號發生器、第一、二功率放大器、第一、二激振器、加速度傳感器、采集卡、減震器以及控制模塊；所述減震器固定安裝在第一激振器上。