為了實現(xiàn)風洞試驗中懸臂式支桿振動的有效抑制,獲取振動位移作為直接反饋信號,提出一種基于機器視覺的風洞支桿抑振方法。首先,結(jié)合FPGA圖像處理和DMA數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),提出一種基于Otsu閾值分割的視覺振動實時測量方法;其次,將視覺系統(tǒng)獲取的實時振動信息應用到反饋控制中,提出基于視覺的風洞模型支桿抑振方法;最后,搭建試驗平臺,完成了試驗。試驗結(jié)果表明,該控制系統(tǒng)能夠發(fā)揮較好的抑振作用,在俯仰方向上,使用激振和錘擊2種方式進行試驗,系統(tǒng)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約為12.73%。試驗結(jié)果驗證了該基于視覺的主動抑振系統(tǒng)具有可靠性和有效性。 

【文章來源】：新技術(shù)新工藝. 2019,(06)

【文章頁數(shù)】：4 頁

【部分圖文】：

圖１基于視覺的風洞支桿模型的抑振系統(tǒng)

試驗研究《新技術(shù)新工藝》試驗與研究６９級響應，減少風洞試驗中由風載的初級激勵激發(fā)的初級響應（見圖２）。圖２反饋控制流程圖ＰＩＤ控制算法具有原理簡單、容易實現(xiàn)和適應性強等優(yōu)點。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分別為比例、微分系數(shù)；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ為ｔ時刻的輸入偏差值，τ為采樣周期；ｕ（）ｔ為ｔ時刻的輸出值。３驗證試驗３．１試驗平臺搭建支桿自由端連接配重體，另一端固定連接在隔振臺上，用于模擬風洞試驗中的“支桿－模型”系統(tǒng)。進行地面試驗研究模擬風洞試驗，以便驗證視覺系統(tǒng)的可行性和進行控制系統(tǒng)參數(shù)整定�；谝曈X的主動抑振系統(tǒng)試驗平臺如圖３所示。使用地面試驗系統(tǒng)對主動抑振器性能進行地面試驗。電壓放大器的放大倍數(shù)為２００Ｖ／Ｖ。將４個主動抑振器交叉對稱安裝于支桿尾端，采用ＰＤ控制參數(shù)為Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１進行試驗。圖３基于視覺的主動抑振系統(tǒng)試驗平臺３．２錘擊試驗本文使用測力錘對風洞支桿提供激勵，分別在抑振器不開啟和開啟時，使用錘擊法對支桿俯仰方向進行錘擊試驗，得到時域響應如圖４ａ所示。使用快速傅里葉變換得到振動頻譜如圖４ｂ所示。圖４錘擊試驗振動和抑振結(jié)果圖由圖４ａ可知，未開啟抑振器的情況下，錘擊后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振動，開啟抑振器后１．２５ｓ振動被抑制并穩(wěn)定。由圖４ｂ可知，利用對數(shù)衰減率法計算開啟和未開啟抑振器情況下系統(tǒng)的阻尼比，經(jīng)計算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，頻譜峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激

試驗研究《新技術(shù)新工藝》試驗與研究６９級響應，減少風洞試驗中由風載的初級激勵激發(fā)的初級響應（見圖２）。圖２反饋控制流程圖ＰＩＤ控制算法具有原理簡單、容易實現(xiàn)和適應性強等優(yōu)點。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分別為比例、微分系數(shù)；ｅｐ（）ｔ＝ｅ（）ｔ、ｅｄ（）ｔ＝［ｅ（）ｔ－ｅｔ（－１）］／τ，ｅ（）ｔ為ｔ時刻的輸入偏差值，τ為采樣周期；ｕ（）ｔ為ｔ時刻的輸出值。３驗證試驗３．１試驗平臺搭建支桿自由端連接配重體，另一端固定連接在隔振臺上，用于模擬風洞試驗中的“支桿－模型”系統(tǒng)。進行地面試驗研究模擬風洞試驗，以便驗證視覺系統(tǒng)的可行性和進行控制系統(tǒng)參數(shù)整定�；谝曈X的主動抑振系統(tǒng)試驗平臺如圖３所示。使用地面試驗系統(tǒng)對主動抑振器性能進行地面試驗。電壓放大器的放大倍數(shù)為２００Ｖ／Ｖ。將４個主動抑振器交叉對稱安裝于支桿尾端，采用ＰＤ控制參數(shù)為Ｋｐ＝１００，Ｋｄ＝０．１進行試驗。圖３基于視覺的主動抑振系統(tǒng)試驗平臺３．２錘擊試驗本文使用測力錘對風洞支桿提供激勵，分別在抑振器不開啟和開啟時，使用錘擊法對支桿俯仰方向進行錘擊試驗，得到時域響應如圖４ａ所示。使用快速傅里葉變換得到振動頻譜如圖４ｂ所示。圖４錘擊試驗振動和抑振結(jié)果圖由圖４ａ可知，未開啟抑振器的情況下，錘擊后２４ｓ仍有最大振幅５．２％振幅的振動，開啟抑振器后１．２５ｓ振動被抑制并穩(wěn)定。由圖４ｂ可知，利用對數(shù)衰減率法計算開啟和未開啟抑振器情況下系統(tǒng)的阻尼比，經(jīng)計算可知，阻尼比由０．００７２提高至０．０４０４，頻譜峰值由０．３７５７降低至０．１４３８。３．３激

【參考文獻】：
期刊論文
[1]基于機器視覺的柔性桿件振動頻率測量算法研究[J]. 呂騰達,劉成.  電子設計工程. 2017(04)
[2]風洞模型主動抑振器的設計與實驗[J]. 劉巍,畢曉丹,賈振元,劉偉國.  光學精密工程. 2015(10)
[3]跨聲速風洞測力模型主動減振系統(tǒng)的試驗研究[J]. 陳衛(wèi)東,邵敏強,楊興華,路波,徐慶華.  振動工程學報. 2007(01)

碩士論文
[1]支桿式風洞模型主動振動抑制控制方法研究[D]. 劉偉國.大連理工大學 2015



本文編號：3076658