基于视觉的风洞支杆主动抑振方法
发布时间：2021-03-11 15:08
为了实现风洞试验中悬臂式支杆振动的有效抑制,获取振动位移作为直接反馈信号,提出一种基于机器视觉的风洞支杆抑振方法。首先,结合FPGA图像处理和DMA数据传输技术,提出一种基于Otsu阈值分割的视觉振动实时测量方法;其次,将视觉系统获取的实时振动信息应用到反馈控制中,提出基于视觉的风洞模型支杆抑振方法;最后,搭建试验平台,完成了试验。试验结果表明,该控制系统能够发挥较好的抑振作用,在俯仰方向上,使用激振和锤击2种方式进行试验,系统阻尼比可由0.007 2提高至0.040 4,激振法抑振后剩余振幅比例约为12.73%。试验结果验证了该基于视觉的主动抑振系统具有可靠性和有效性。
【文章来源】：新技术新工艺. 2019,(06)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１基于视觉的风洞支杆模型的抑振系统
试验研究《新技术新工艺》试验与研究６９级响应，减少风洞试验中由风载的初级激励激发的初级响应（见图２）。图２反馈控制流程图ＰＩＤ控制算法具有原理简单、容易实现和适应性强等优点。本文采取其中的比例和微分控制（ＰＤ控制）。ＰＤ控制算法如下：ｕ（）ｔ＝Ｋｐｅｐ（）ｔ＋Ｋｄｅｄ（）ｔ（３）式中，Ｋｐ、Ｋｄ分别为比例、微分系数；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ为ｔ时刻的输入偏差值，τ为采样周期；ｕ（）ｔ为ｔ时刻的输出值。３验证试验３．１试验平台搭建支杆自由端连接配重体，另一端固定连接在隔振台上，用于模拟风洞试验中的“支杆－模型”系统。进行地面试验研究模拟风洞试验，以便验证视觉系统的可行性和进行控制系统参数整定。基于视觉的主动抑振系统试验平台如图３所示。使用地面试验系统对主动抑振器性能进行地面试验。电压放大器的放大倍数为２００Ｖ／Ｖ。将４个主动抑振器交叉对称安装于支杆尾端，采用ＰＤ控制参数为Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１进行试验。图３基于视觉的主动抑振系统试验平台３．２锤击试验本文使用测力锤对风洞支杆提供激励，分别在抑振器不开启和开启时，使用锤击法对支杆俯仰方向进行锤击试验，得到时域响应如图４ａ所示。使用快速傅里叶变换得到振动频谱如图４ｂ所示。图４锤击试验振动和抑振结果图由图４ａ可知，未开启抑振器的情况下，锤击后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振动，开启抑振器后１．２５ｓ振动被抑制并稳定。由图４ｂ可知，利用对数衰减率法计算开启和未开启抑振器情况下系统的阻尼比，经计算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，频谱峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激
试验研究《新技术新工艺》试验与研究６９级响应，减少风洞试验中由风载的初级激励激发的初级响应（见图２）。图２反馈控制流程图ＰＩＤ控制算法具有原理简单、容易实现和适应性强等优点。本文采取其中的比例和微分控制（ＰＤ控制）。ＰＤ控制算法如下：ｕ（）ｔ＝Ｋｐｅｐ（）ｔ＋Ｋｄｅｄ（）ｔ（３）式中，Ｋｐ、Ｋｄ分别为比例、微分系数；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ为ｔ时刻的输入偏差值，τ为采样周期；ｕ（）ｔ为ｔ时刻的输出值。３验证试验３．１试验平台搭建支杆自由端连接配重体，另一端固定连接在隔振台上，用于模拟风洞试验中的“支杆－模型”系统。进行地面试验研究模拟风洞试验，以便验证视觉系统的可行性和进行控制系统参数整定。基于视觉的主动抑振系统试验平台如图３所示。使用地面试验系统对主动抑振器性能进行地面试验。电压放大器的放大倍数为２００Ｖ／Ｖ。将４个主动抑振器交叉对称安装于支杆尾端，采用ＰＤ控制参数为Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１进行试验。图３基于视觉的主动抑振系统试验平台３．２锤击试验本文使用测力锤对风洞支杆提供激励，分别在抑振器不开启和开启时，使用锤击法对支杆俯仰方向进行锤击试验，得到时域响应如图４ａ所示。使用快速傅里叶变换得到振动频谱如图４ｂ所示。图４锤击试验振动和抑振结果图由图４ａ可知，未开启抑振器的情况下，锤击后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振动，开启抑振器后１．２５ｓ振动被抑制并稳定。由图４ｂ可知，利用对数衰减率法计算开启和未开启抑振器情况下系统的阻尼比，经计算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，频谱峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉的柔性杆件振动频率测量算法研究[J]. 吕腾达,刘成. 电子设计工程. 2017(04)
[2]风洞模型主动抑振器的设计与实验[J]. 刘巍,毕晓丹,贾振元,刘伟国. 光学精密工程. 2015(10)
[3]跨声速风洞测力模型主动减振系统的试验研究[J]. 陈卫东,邵敏强,杨兴华,路波,徐庆华. 振动工程学报. 2007(01)
硕士论文
[1]支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究[D]. 刘伟国.大连理工大学 2015
本文编号：3076658
【文章来源】：新技术新工艺. 2019,(06)
【文章页数】：4 页
【部分图文】：
图１基于视觉的风洞支杆模型的抑振系统
试验研究《新技术新工艺》试验与研究６９级响应，减少风洞试验中由风载的初级激励激发的初级响应（见图２）。图２反馈控制流程图ＰＩＤ控制算法具有原理简单、容易实现和适应性强等优点。本文采取其中的比例和微分控制（ＰＤ控制）。ＰＤ控制算法如下：ｕ（）ｔ＝Ｋｐｅｐ（）ｔ＋Ｋｄｅｄ（）ｔ（３）式中，Ｋｐ、Ｋｄ分别为比例、微分系数；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ为ｔ时刻的输入偏差值，τ为采样周期；ｕ（）ｔ为ｔ时刻的输出值。３验证试验３．１试验平台搭建支杆自由端连接配重体，另一端固定连接在隔振台上，用于模拟风洞试验中的“支杆－模型”系统。进行地面试验研究模拟风洞试验，以便验证视觉系统的可行性和进行控制系统参数整定。基于视觉的主动抑振系统试验平台如图３所示。使用地面试验系统对主动抑振器性能进行地面试验。电压放大器的放大倍数为２００Ｖ／Ｖ。将４个主动抑振器交叉对称安装于支杆尾端，采用ＰＤ控制参数为Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１进行试验。图３基于视觉的主动抑振系统试验平台３．２锤击试验本文使用测力锤对风洞支杆提供激励，分别在抑振器不开启和开启时，使用锤击法对支杆俯仰方向进行锤击试验，得到时域响应如图４ａ所示。使用快速傅里叶变换得到振动频谱如图４ｂ所示。图４锤击试验振动和抑振结果图由图４ａ可知，未开启抑振器的情况下，锤击后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振动，开启抑振器后１．２５ｓ振动被抑制并稳定。由图４ｂ可知，利用对数衰减率法计算开启和未开启抑振器情况下系统的阻尼比，经计算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，频谱峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激
试验研究《新技术新工艺》试验与研究６９级响应，减少风洞试验中由风载的初级激励激发的初级响应（见图２）。图２反馈控制流程图ＰＩＤ控制算法具有原理简单、容易实现和适应性强等优点。本文采取其中的比例和微分控制（ＰＤ控制）。ＰＤ控制算法如下：ｕ（）ｔ＝Ｋｐｅｐ（）ｔ＋Ｋｄｅｄ（）ｔ（３）式中，Ｋｐ、Ｋｄ分别为比例、微分系数；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ为ｔ时刻的输入偏差值，τ为采样周期；ｕ（）ｔ为ｔ时刻的输出值。３验证试验３．１试验平台搭建支杆自由端连接配重体，另一端固定连接在隔振台上，用于模拟风洞试验中的“支杆－模型”系统。进行地面试验研究模拟风洞试验，以便验证视觉系统的可行性和进行控制系统参数整定。基于视觉的主动抑振系统试验平台如图３所示。使用地面试验系统对主动抑振器性能进行地面试验。电压放大器的放大倍数为２００Ｖ／Ｖ。将４个主动抑振器交叉对称安装于支杆尾端，采用ＰＤ控制参数为Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１进行试验。图３基于视觉的主动抑振系统试验平台３．２锤击试验本文使用测力锤对风洞支杆提供激励，分别在抑振器不开启和开启时，使用锤击法对支杆俯仰方向进行锤击试验，得到时域响应如图４ａ所示。使用快速傅里叶变换得到振动频谱如图４ｂ所示。图４锤击试验振动和抑振结果图由图４ａ可知，未开启抑振器的情况下，锤击后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振动，开启抑振器后１．２５ｓ振动被抑制并稳定。由图４ｂ可知，利用对数衰减率法计算开启和未开启抑振器情况下系统的阻尼比，经计算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，频谱峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于机器视觉的柔性杆件振动频率测量算法研究[J]. 吕腾达,刘成. 电子设计工程. 2017(04)
[2]风洞模型主动抑振器的设计与实验[J]. 刘巍,毕晓丹,贾振元,刘伟国. 光学精密工程. 2015(10)
[3]跨声速风洞测力模型主动减振系统的试验研究[J]. 陈卫东,邵敏强,杨兴华,路波,徐庆华. 振动工程学报. 2007(01)
硕士论文
[1]支杆式风洞模型主动振动抑制控制方法研究[D]. 刘伟国.大连理工大学 2015
本文编号：3076658
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