振动台控制方法

海南实验仪器 

振动台

目前常用的振动台主要有液压式和电磁式两种；液压式振动台可实现较大的位移和推力，低频特性好，但是频率范围相对较窄，一般只能做到几百Hz；电磁式振动台频率范围较宽，高频能达到几千Hz，在可控范围内动态特性好，推力不如液压式，但根据选型也能满足大多数场景的需求，是最常见的振动台类型。

振动台系统是一个典型的闭环控制系统，主要包括驱动器、功率放大器、控制器、传感器和冷却系统等。在振动激励过程中，我们将事先规定的振动谱输入，系统通过传感器采样得到反馈，控制器进行实时调整，再经功率放大器输出给振动台。

振动台一般可以实现正弦振动和随机振动；此外，一些小的冲击试验也能实现。

目前大多数振动台都是单轴振动，台面分为了水平台和垂直台，两种台面在一套系统里都能实现，在试验过程中对台面进行翻转可以实现相互转换。现在主流的振动试验标准也都是基于单轴振动的，理论上存在一定缺陷。现实中的振动都是三个方向，甚至六个自由度同时存在的，目前也实现了一些三轴振动台，但仍处于研究阶段，在工程中未能实现标准的三轴振动试验。

经过多年充分的市场竞争，国产振动台的性能已能满足大多数场合的振动试验，有些指标在国际上也是领先的。

振动台控制

由于振动控制并不会像理想中的那么可控，尤其在高频以及结构的共振点，会存在一定的偏差；因此对于振动曲线，会给予一定可接受的偏差，认为试验仍然是有效的；在大多数情况下，对于有一定超差的振动试验，经过试验人员的评估，仍然认为试验是有效的。

通常对于给定的振动谱，会设置一个容差限，其上下限作为允许的偏差，叫做上下报警限；原则上，认为试验过程中，超出报警限的振动激励是不符合试验要求的；但是通常并不会要求的那么严格。

在容差限之外更大的偏差位置，会设置一个试验的停止限；当振动曲线超过停止限时，振动停止，即试验中止；通常停止限的上限用于保护被测产品不经受过大的振动；当试验曲线触及停止限时，振动台的控制或多或少出现了一定问题，需要停止试验进行调试系统。

高频振动控制较为困难，通常在1000Hz以上会给予相对较大允许偏差。

振动台控制方法主要包括：

1、加速度输入控制：这类方式是最常见的控制方法，即将加速度传感器置于被测设备连接面进行反馈控制；对于有多点连接，并且连接点相距较远的被测设备，通常还采取多点控制（多点平均或者多点最 大值等）；

2、力限控制：对于一些动力耦合较为复杂的情况，会在振动台上增加力传感器实现该种控制；依据实测界面动态力，增加试验台与被测物之间的力限控制，可以有限减缓试验的过试验或欠试验；由于技术能力，力限控制使用较少；

3、加速度限控制：对于一些特殊的设备，会根据实测数据，在特定位置增加加速度限进行控制；通常要求尽可能小的修改输入谱；这种方法也被叫做“限幅”，可以有效保护被测设备不经历过大载荷；

4、加速度响应控制：依据实测数据，以设备某些位置响应作为控制；这种控制并不多见，一般对于连接支架动力学特性比较复杂的系统会采用这种方法，如飞机组合外挂等；

5、开环波形控制：通常振动台是闭环系统工作，这种方式一般模拟短时或瞬时的随机振动。