[發(fā)明專利]質(zhì)量-彈簧-阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010929994.0
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN112037621A
• 公開（公告）日: 2020-12-04
• 發(fā)明（設計）人: 段海龍;張永立;李欣頎
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學（中國職業(yè)培訓指導教師進修中心）
• 主分類號: G09B23/10
• 分類號: G09B23/10
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 張文華

1.質(zhì)量-彈簧-阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗方法，其特征在于：所述實驗方法基于質(zhì)量彈簧阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗系統(tǒng)進行，所述質(zhì)量彈簧阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗系統(tǒng)包括支撐框架及安裝在所述支撐框架上的阻尼調(diào)節(jié)機構(gòu)、質(zhì)塊-彈簧機構(gòu)、正弦輸入機構(gòu)、脈沖發(fā)生機構(gòu)、檢測與伺服控制系統(tǒng)；

所述阻尼調(diào)節(jié)機構(gòu)包括左導電極板、右導電極板、強力磁鐵；所述左導電極板、右導電極板對稱分布在所述強力磁鐵兩側(cè)，并可通過位移調(diào)節(jié)機構(gòu)使得左導電極板、右導電極板遠離或者接近所述強力磁鐵，從而調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼系數(shù)；

所述正弦輸入機構(gòu)包括豎直光軸導軌、正弦輸入桿、可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤；所述豎直光軸導軌一端固定于支撐框架的頂板上，正弦輸入桿安裝在豎直光軸導軌上，且其在可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤的驅(qū)動下可以沿豎直光軸導軌上下運動，形成正弦位移輸入；

所述質(zhì)塊-彈簧機構(gòu)包括彈簧、連接板及連接桿，所述彈簧的兩端分別與正弦輸入桿、連接板固定連接，連接桿一端與連接板底面固定連接，另一端與強力磁鐵固定連接；所述脈沖發(fā)生機構(gòu)包括懸垂球、脈沖支桿、脈沖輸入導桿；所述脈沖支桿豎直固定在頂板上，所述懸垂球安裝脈沖支桿上且其相較于脈沖支桿可轉(zhuǎn)動，所述脈沖輸入導桿一端位于所述頂板上方，另一端依次穿過頂板、豎直光軸導軌并與連接板固定連接，通過懸垂球撞擊脈沖輸入導桿，可引起強力磁鐵-彈簧-阻尼系統(tǒng)的振蕩；

所述檢測與伺服控制系統(tǒng)包括上位機、伺服電機驅(qū)動器、激光位移傳感器；所述激光位移傳感器安裝在所述頂板上，可檢測連接板的位移；所述伺服電機驅(qū)動器、激光位移傳感器通過輸入輸出接口板接入上位機，所述上位機接收所述激光位移傳感器檢測的信號，并可通過伺服電機驅(qū)動器控制所述伺服電機工作；

所述實驗方法包括：

二階振蕩系統(tǒng)的脈沖響應實驗：當正弦輸入機構(gòu)不進行正弦位移輸入時，通過脈沖發(fā)生機構(gòu)的懸垂球?qū)γ}沖輸入導桿撞擊，產(chǎn)生脈沖力，再通過激光位移傳感器讀檢測連接板的實際位移，上傳給上位機，可得到該二階系統(tǒng)的實際脈沖響應曲線；通過調(diào)節(jié)左導電極板、右導電極板之間的距離，從而改變阻尼系數(shù)，可以得到不同的阻尼比，從而得到不同振幅、不同頻率的脈沖響應曲線；

二階振蕩系統(tǒng)的階躍響應實驗：當正弦輸入機構(gòu)不進行正弦位移輸入時，通過對脈沖輸入導桿施加一個階躍力，通過激光位移傳感器檢測連接板的實際位移，并上傳給上位機，可得到該二階系統(tǒng)的實際階躍響應曲線；通過調(diào)節(jié)左導電極板、右導電極板之間的距離，從而改變阻尼系數(shù)，可以得到不同的阻尼比，從而得到不同振幅、不同頻率的階躍響應曲線；

二階振蕩系統(tǒng)的頻率響應實驗：當正弦輸入機構(gòu)進行正弦位移輸入時，通過正弦輸入桿對彈簧上端輸入正弦變化的位移，當輸入信號的頻率ω不變時，通過調(diào)節(jié)左導電極板、右導電極板之間的距離，從而改變阻尼系數(shù)，可以得到不同的阻尼比，從而得到不同的頻率響應曲線；當固定左導電極板、右導電極板之間的距離，系統(tǒng)的阻尼比不變時，通過改變正弦變化信號的頻率，可得到不同頻率下的頻率響應曲線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量-彈簧-阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗方法，其特征在于：所述位移調(diào)節(jié)機構(gòu)包括正反螺桿、與正反螺桿平行且分布于正反螺桿兩側(cè)的第一導軌、第二導軌，所述左導電極板、右導電極板分別穿過所述正反螺桿、第一導軌、第二導軌的兩端，并與所述正反螺桿螺紋連接。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的質(zhì)量-彈簧-阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗方法，其特征在于：所述可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤一側(cè)與伺服電機同軸連接，可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤的輸出端的偏心軸通過偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)可調(diào)節(jié)其與轉(zhuǎn)盤圓心的距離，所述偏心軸末端固定連接滑動塊，所述正弦輸入桿沿其軸向方向形成滑軌，所述滑動塊位于所述滑軌上并可沿其移動，當可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤在伺服電機的驅(qū)動下旋轉(zhuǎn)時，偏心軸帶動滑動塊在所述滑軌上移動并帶動所述正弦輸入桿沿豎直導軌形成正弦上下運動。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的質(zhì)量-彈簧-阻尼多參數(shù)調(diào)諧實驗方法，其特征在于：所述偏心調(diào)節(jié)機構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺桿，所述調(diào)節(jié)螺桿被限位在所述可調(diào)偏心距轉(zhuǎn)盤表面的滑槽中，所述調(diào)節(jié)螺桿上螺紋連接調(diào)節(jié)滑塊螺母，所述偏心軸一端固定在調(diào)節(jié)滑塊螺母上，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺桿，可使得所述調(diào)節(jié)滑塊螺母相較于所述調(diào)節(jié)螺桿移動，從而調(diào)節(jié)偏心軸的偏心距。