双振动台正弦振动同步控制新方法研究_邱汉平

第23卷第6期航天器环境工程

2006年12月SPACECRAFT ENVIRONMENT ENGINEERING 355

双振动台正弦振动同步控制新方法研究

邱汉平，冯咬齐

（北京卫星环境工程研究所，北京100094）

摘要：文章在对现有双振动台振动控制技术研究的基础上，提出了正弦振动幅值/相位同步控制新方法，对该方法的双驱动信号生成、回路响应信号采集与处理、振动幅值/相位控制等方面的实现技术进行了详细的阐述。

关键词：双振动台；正弦扫描振动控制；幅值/相位同步

中图分类号：416.2 文献标识码：A 文章编号：1673-1379(2006)06-0355-04

1 前言

在航天器研制中，为了考核产品结构的动力学性能，检验产品设计的合理性，暴露产品在制造工艺方面的缺陷，验证和修改结构设计方案，需要对产品进行振动环境模拟试验[1]。

正弦振动试验是航天器振动环境模拟试验的重要项目之一。目前，我国大型航天器振动试验采用的是双台并联振动试验系统。双振动台同步控制技术一直是正弦振动试验中的一项难题。因此，开展双振动台正弦振动同步控制技术的研究对满足航天器动力学试验的需要具有重要的意义。

2 现有双振动台同步控制技术简介

2.1 同步控制原理[2]

目前，双振动台正弦振动试验是采用振动控制器和相位控制器分别对双振动台的振幅和相位进行控制的方法。试验过程中，形成了两个独立的闭环控制，试验控制原理如图1所示。

图1 双振动台振幅与相位双闭环控制原理图Fig.1 Principle diagram of dual-shaker amplitude/phase double closed-loop control

外闭环主要控制振动台的振动幅值。它一般采用多点控制技术，由振动控制器根据响应信号得到的响应谱与参考谱进行比较，计算出误差谱，并通过不断修改驱动谱，使振动控制点的响应与参考值相比在允许误差范围内。

内闭环主要修正两路驱动信号的相位。该闭环由相位控制器和霍尔效应传感器等组成。霍尔效应电流传感器通过实时监测电动振动台动框电流并提供与功放输出电流成正比的电压信号，电压信号反馈给相位控制器，控制器根据两路信号的相位差来调节驱动信号，实现双振动台的同步控制。

2.2 现有控制方法存在的问题

在双振动台同步控制系统中，振动控制器与相位控制器两者相匹配是顺利完成振动试验的前提。由于两者控制速度相互制约，其中任何一个的控制速度过快或过慢都会引起失控，从而导致试验的停止，因此，如何协调两者相互匹配是同步控制系统必须解决的问题。

同时，振动控制系统由于存在两个闭环回路，两者在反馈过程中都要进行实时数据采集，内闭环循环一次所需的时间与外闭环循环一次所需的时间在量级上必须匹配，这就从某种程度上限制了整个系统的回路控制速度，从而影响了振动试验的控制精度。

————————————

收稿日期：2006-11-01

作者简介：邱汉平（1981-），男，硕士研究生，专业方向为航天器力学环境工程。联系电话：（010）68746683；E-mail: qhpbeijing@https://www.wendangku.net/doc/1314426337.html,。

356 航 天 器 环 境 工 程 2006年第23卷

3 双振动台同步控制新思路

针对双振动台双闭环振动控制系统存在的上述问题，本文提出了一种双振动台正弦振动幅值/相位同步控制的新方法。

双振动台正弦振动幅值/相位同步控制新方法的原理如图2所示。

图2 双振动台振幅与相位同步控制原理图

Fig.2 Principle diagram of dual-shaker amplitude/phase control

双振动台正弦振动幅值/相位同步控制新方法与双振动台双闭环同步控制方法相比，不同点在于新方法取消了相位控制器。振动控制器不仅要采集多路控制点的响应信号，而且要采集两路经过功放后的驱动信号。控制器根据多路响应信号的响应幅值和两路反馈驱动信号的相位差，由控制算法对两路新驱动信号的幅值和相位同时进行修正，使得两路驱动信号的量级和相位差满足双振动台正弦振动同步控制的要求。

4 双振动台同步控制新方法实现设想

[3-7]

随着计算机技术的不断发展，性能不断完善，其价格低、易于维护、软件编程调试方便等诸多优点，使目前以计算机作为主控单元实施各种自动化控制的研究领域越来越广泛。本文所提出的双振动台正弦振动同步控制新方法，主要包括正弦双驱动信号的生成，回路响应信号的采集与处理，振动幅值/相位控制等技术。 4.1 正弦双驱动信号的生成

双振动台正弦振动同步控制新方法需要生成两路驱动信号。双驱动信号的生成是基于正弦信号的三要素：频率、幅值和相位。

设两路驱动信号的频率为f ，幅值为()f D k 1+，相位分别为1?、2?，D/A 送数频率为s F ，那么正弦送数序列()n x 单周期的序列长度计算值0N 为

0s /N F f = 。 (1)

当0N 确定后，取[]10+=N N ，序列()n x 1、()n x 2的值根据以下两式很快求出：

()()1112πsin k n x n D f N

?+??=+?

???

(2) ()()2122πx sin k n n D f N ?+??

=+????

(3) 其中：n =0,1,2….N -1。将以上两式求出的两列单周期的离散序列分别转换成参考电压下对应的十进制数，然后依次、循环地将序列以中断送数的方式存入D/A 板的缓存器，D/A 板缓存器以送数频率s F 将各点依次送出后并经过滤波器的平滑处理即可产生两路连续的正弦驱动信号。 4.2 回路响应信号的采集与处理

在双振动台振幅/相位同步控制新方法中，回路信号的采集包括振动台面多路控制点响应信号的采集和两路驱动返回信号的采集。采样是控制过程中的重要环节。为了达到对采样数据的实时处理，采样以中断服务的方式分别读取A/D 采集板缓存器中的数据。

将读取出的二进制数转化成相应的物理量后，即可进行激励频率i f 下的两路反馈驱动信号相位计算和多路响应信号幅值计算。

4.2.1 两路驱动信号相位计算

两路驱动信号的相位计算分别采用滤波法；分别计算一个或几个周期内响应离散时间序列与

()sin 2πi f n t Δ和()cos 2πi f n t Δ的相关函数：

()()R 1

20cos 2πN

n i n R d f n t N ==Δ∑， (4)

()()I 1

2

0sin 2πN

n

i n R d

f n t N

==

Δ∑， (5)

式中：n d 为驱动信号离散时间内序列的第n 个值；

N 为计算周期内离散时间序列的元素个数。

通过相关函数的计算，可滤去高次谐波和随机噪声的影响。于是，驱动信号的幅值和相位分别为

第6期 邱汉平等：双振动台正弦振动同步控制新方法研究 357

()()1

222

R I 00i D R R ??=+??， (6)

()()I R 0arctg 0i R R ???

=??????

。 (7)

4.2.2 多路响应信号幅值计算

多路响应信号幅值计算除了采用上述滤波法，还有以下3种可选择的方法。

(1) 峰值法：从测量的正弦信号检测一个周期或几个周期内响应离散时间序列的最大绝对值作为该频率上的响应幅值。计算公式为：

()p max i A a = ),......2,1(N i =， (8)

式中：p A 为绝对值峰值；i a 为每个处理周期内的采样点数值。

(2) 均值法：对正弦时域信号进行实时处理时，取采样后响应信号所处理周期内的所有采样

点数值绝对值的平均值，乘以π

2换算成峰值。计

算公式为：

()avg

1

π12i N

i i A a N ===×∑ ),......2,1(N i = (9) 式中：avg A 为平均峰值；i a 为每个处理周期内的采样点数值。

(3) 有效值法：对测量的正弦时域信号数据求平方和，计算数据的均方根，然后乘以 1.414换算成峰值。处理公式为：

RMS

A =),......2,1(N i =， (10) 式中：RMS A 为有效值峰值；i a 为每个处理周期内的采样点数值。 4.3 振动幅值/相位控制

该新方法的幅值/相位控制主要包含两部分：一是输出驱动信号的幅值修正；二是两路驱动信号的相位修正。假设给定激励频率i f 下两路驱动信号幅值为()f D k ，相位分别为0、2?（以相位为零的一路驱动信号为基准信号）。则两路驱动信号分别为：

()()()1sin 2πk i x t D f f t = (11)

()()()22sin 2πk i x t D f f t ?=+ 。 (12) 此两路驱动信号经过功率放大器后，相位都会发生一定量的变化。检测上述两路驱动信号经过功放后为：

()()()'11sin 2πk i y t D f f t ?=+， (13)

()()()'

22sin 2πk i y t D f f t ?=+。 (14)

计算两路信号的相位差为：'

2'1????=Δ。 (15)

上述两路驱动信号驱动双振动台振动，台面的响应信号被采集处理以完成一次闭路循环。为使控制合理、真实，振动台面的控制通常采用多点控制方法。根据多路响应信号的幅值、驱动信 号的幅值和给定频率i f 下的参考幅值三者可以分别求出传递函数()f H 和响应误差()f E k 。由于系统的非线性和其他误差的影响，试验过程驱动信号幅值的修正值由下式计算：

()()()()f E f H f D f D k k k ??+=?+11α （10≤≤α）(16)

式中：α为压缩速度，它的选取直接关系闭环的控制速度和稳定性。

当前闭环驱动信号的相位差和驱动信号的幅值分别计算出来后，激励频率1+i f 下的驱动信号由以下两式更新：

()()()'111sin 2πk i x t D f f t ++=， (17)

()()()'2112sin 2πk i x t D f f t ?γ?++=++?Δ(10≤≤γ)。 (18)

驱动信号的频率1+i f 由前一时刻的激励频率

i f （Hz ）、闭环时间t （s ）、扫描倍频程n （oct/min ）

根据公式ln 2

60

1e

n t i i f f +=?来确定。正弦振动试验在

扫频的同时，用上述方法反复不断地对驱动信号进行更新，从而实现了双振动台正弦振动同步控制。

5 结束语

本文对双振动台正弦振动提出了正弦振动幅值/相位同步控制的新方法，该方法可以解决现有方法存在的问题，并对具体实施的技术问题进行了详细的阐述。该新方法的设想若能实现，将对我国大型航天器动力学的试验技术有重要的改进。

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Distinctive minicomputer control technology on sine frequency-sweep vibration[J]. Journal of National University of Defense Technology, 1994, 16(2)]

A New Method for Dual-Shaker Sine Vibration Control

QIU Hanping, FENG Yaoqi

( Beijing Institute of Spacecraft Environment Engineering, Beijing 100094, China )

Abstract: A new method for dual-shaker vibration control is presented. It involves the generation of two driving signals, the response data acquisition and processing, the amplitude and phase control, which are described in detail in this paper.

Key words: dual-shaker; swept-sine vibration control; amplitude/phase control ～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～～ 祝贺张庆伟、袁家军当选为中国青年科技工作者协会会长和副会长

在中国青年科技工作者协会第四届会员代表大会上，选举并产生了协会新一届领导机构和协会理事。航天科技集团公司总经理张庆伟同志当选为协会会长，中国空间技术研究院袁家军院长当选为协会副会长，中国空间技术研究院杨宏、潘腾同志当选为理事。

中国青年科技工作者协会（The Chinese Association of Young Scientists And Technologists），简称中国青年科协，成立于1993年，是由海内外有较高威信、影响、知名度的青年科技工作者和地方、行业青年科技团体及部分海外留学人员所组成的专业性群众组织，是经民政部批准注册的具有独立法人资格的非营利社会团体，接受团中央的业务指导，是共青团联系青年科技工作者的桥梁和纽带。中国青年科技工作者协会的基本任务是开展学术交流，活跃学术思想，提高学术水平；表彰、奖励、宣传、举荐优秀青年科技工作者，为青年科技工作者的成长成才、脱颖而出提供服务、营造氛围；反映青年科技工作者的愿望，维护青年科技工作者的合法权益；组织青年科技工作者参与科技创新实践，促进科技成果转化为现实生产力，为实施科教兴国战略和全面建设小康社会作贡献。

随机振动试验报告

随机振动试验报告 高等桥梁结构试验报告 讲课老师: 张启伟(教授) 姓名: 史先飞 学号: 1232627 试验报告 1 试验目的 1.过试验进一步加深对结构模态分析理论知识的理解; 2.熟悉随机振动试验常用仪器的性能与操作方法; 3.复习和巩固随机振动数据测量和分析中有关基本概念; 4.掌握通过多点激振、单点拾振的方法，利用DASP2005软件进行模态分析的基本操作步骤。

2 试验仪器和设备 1. ZJY-601振动与控制教学实验仪系统(ZJY-601A型振动教学实验仪、激励锤、YJ9-A型压电型加速度传感器等)。 2. DASP 16通道接口箱。 3. 装有“DASP2005智能数据采集和信号分析系统”软件的PC机。 4. 有关设备之间的联接电缆。 3 试验原理 3.1模态叠加原理 N自由度线性振动系统的运动微分方程是一组耦合的方程组: 引入模态矩阵Φ和模态坐标(广义坐标或主坐标)q，使X= Φq。 如果阻尼矩阵能对角化，方程组即可解耦: 解耦后的第i个方程为: 可见，采用固有振型描述振动的模态坐标后，N自由度线性振动系统的振动响应可以表示为N阶模态响应的叠加。 3.2实模态理论 实模态理论建立在无阻尼的假设基础上。在实模态理论中，模态频率就是系统的无阻 ,尼模态固有频率错误～未找到引用源。;而固有振型矩阵中的各元素都是实数，它们之间i 的相位差是0?或180?。 系统在P点激励，l点测量的频响函数为:

K,,式中，称为频率比，，为模态固有频率。当，则: ,,,,,/,,,iiiiiMi 取频响函数矩阵的一列或一行，如第P列，就可确定振动系统的全部动力特性(模态参数)。 3.3伪实模态理论 某些有阻尼振动系统有时会出现与实模态一样的实数振型，而非复数振型，但其模态 2,,,,,1固有频率为，具有这种性质的振动系统的模态称为伪实模态。伪实模态理diii 论仅适应于阻尼矩阵可解耦，即可采用固有振型矩阵正交化模态称为伪实模态。在伪实模态下，各测点的相位差都是0?或180?。 伪实模态理论仅适应于阻尼矩阵可解耦，即可采用固有振型矩阵正交化的情况。一般情况下，阻尼矩阵对角化的充要条件为: 上式也是有阻尼振动系统方程解耦的充要条件。 总之，H(ω)建立了模态参数与频响函数的关系。因此，利用实验测出的H(ω) 值，即可计算出系统的模态参数。根据频响函数的互易定理及模态理论，只需 H(ω)矩阵的一列(或一行)即可求出全部模态参数。

结晶器非正弦振动曲线

结晶器非正弦振动曲线的傅立叶级数解张炳奇杜素周严洪凯杨海江雷艳钗张少军 摘要：根据薄板坯连铸机结晶器的振动波形解出了一种非正弦振动曲线的级数表达式,并进行了分析。 关键词：结晶器非正弦振动 Progression Equation of Non-Sinusoidal Oscillation of Mold Zhang Bingqi Du Suzhou Yan Hongkai Yang Haijiang Lei Yanchai （Handan Iron & Steel Corp.） Zhang Shaojun （University of Science & Technology, Beijing）Abstract：According to the mold oscillation wave of thin slab continuous casting machine, this paper makes out a progression equation of non-sinusoidal oscillation wave and gives analysis on it. Keywords：mold non-sinusoidal oscillation 1 引言 随着高速连铸和连铸连轧的发展,对结晶器的振动提出了更高的要求。原来的机械振动机构已不能满足拉速和表面质量的要求。主要原因是采用高频率、小振幅的机械振动机构虽然可以满足负滑脱时间的要求,但同时也减少了正滑脱时间,这样不利于结晶器的润滑。因此,国外开发了液压伺服系统驱动的非正弦振动方式,这种振动方式可方便地改变振动波形,以达到理想的振动参数,满足生产需要。非正弦振动波形有许多种,以邯钢引进的西马克连铸连轧生产线的连铸机结晶器振动波形为例(如图1所示)进行了数理分析,建立了振动波形的运动方程,并对振动参数进行了分析。

电力系统次同步振荡.

第8章HVDC引发SSO的机理及抑制 8.1 概述 由HVDC输电系统引起电力系统SSO的原因可以归纳为三种情况： （1）与HVDC的辅助控制器相关； （2）与HVDC系统的不正常运行方式相关； （3）与HVDC系统的电流控制器相关。 第一种情况可以通过改造辅助控制器来消除隐患，第二种情况尽管难以预测，但在实际工程中很少碰到，可以通过规范系统的运行来解决，第三种情况较为常见，可以通过在HVDC 控制器中做些改变加以解决，如加入SSDC。本文重点讨论由HVDC电流控制器引发的SSO 问题。 实际经验表明，次同步振荡基本上只涉及汽轮发电机组，尤其是30万千瓦以上的大容量机组。水轮发电机组转子的惯量比汽轮机要大得多，且水轮机的水轮上具有黏性阻尼，故其转子的固有阻尼很高，不易发生次同步振荡。对于汽轮发电机组，HVDC系统也只有在一系列不利因素同时作用时,才可能产生次同步振荡不稳定。这些不利因素主要包括：（1）汽轮发电机组与直流输电整流站之间的距离很近； （2）该汽轮发电机组与交流大电网的联系很薄弱； （3）该汽轮发电机组的额定功率与HVDC系统输送的额定功率在同一个数量级上。 其中，汽轮发电机组与交流系统大电网之间联系的强弱对其能否发生次同步振荡起着非常重要的作用。常规电力负荷的特性随频率而变化，它们对发电机组次同步振荡有一定的阻尼作用，但当发电机与大电网的联系较弱时，这个阻尼基本上不起作用。此外，若HVDC 系统所输送的功率大部分由附近的汽轮发电机组供应，则功率振荡通常发生在整流站和这些发电机组之间，当HVDC的额定功率与附近发电机组的额定容量相差不大时，振荡情况较严重。 在逆变站附近的汽轮发电机组一般不会发生次同步振荡，因为它们并不向直流输电系统提供有功功率,而只是与逆变站并列运行，向常规负荷供电。HVDC系统中的次同步振荡与HVDC运行工况、控制方式、控制参数、输送功率、直流线路参数，以及发电机同直流输电线的耦合程度等因素有关。 8.2 次同步电气量在交直流侧间的传递关系分析 HVDC换流器具有离散采样和调制的特性，可以用开关函数法对其进行分析。对换流器进行开关函数分析后，可以得到系统的次同步电气量在发电机组转子、交流网络、HVDC 直流侧系统之间的相互传递关系。 当交流侧电压中有频率为ωm的次同步分量时，经过换流器调制作用后在直流电压中将存在显著的频率为(ω0-ωm)的分量，其中ω0为系统的额定频率；反之，当直流电流中存在次同步频率为ωr的纹波分量时，经过换流器调制作用后在交流侧相电流中将存在显著的频率为(ω0±ωr)的分量。 发电机组转子与交流网络的次同步分量是通过定、转子磁场的相对运动产生的。转子上频率为ωs的扰动会在定子侧感应出与ωs互补的次同步(ω0-ωs)分量和超同步(ω0+ωs)分量。对

电力系统次同步振荡产生原因分析及对策

电力系统次同步振荡产生原因分析及对策 作者姓名 (单位名称，省份城市邮政编码) 摘要：在电网中串联补偿电容可以提高输电能力和稳定性，但也可能发生次同步振荡（SSO，Subsynchronous Oscillation）运行状态。发电机组以低于同步频率的振荡频率运行，严重影响机组的安全运行，对于电力系统的稳定性及其不利。本文分析了电力系统次同步振荡产生的原因和影响，在此基础上，阐述了解决次同步振荡问题的具体步骤。并探讨了有效抑制次同步振荡的保护方法，对于降低次同步振荡现象对电网安全的影响，提高电力系统的安全性和稳定性具有积极的意义。 关键词：次同步；振荡；输电；抑制；可控串补 发生机电扰动时，汽轮机驱动转矩与发电机电磁制动转矩之间失去平衡，使轴系这个弹性质量系统产生扭转振动[1-2]。引起扭振的原因包括机械扰动与电气扰动。机械扰动指不适当的进汽方式、调速系统晃动、快控汽门等。电气扰动分为两类：一类是次同步谐振(SSR，Subsynchronous Resonance)及次同步振荡(SSO，Subsynchronous Oscillation) ；另一类指各种急剧扰动如短路、自动重合闸、误并列等。 一电力系统次同步振荡产生的原因及抑制步骤 （1）次同步振荡产生原因 通过串联电容的形式进行补偿可以提高输电线路的输送能力，优化输电线路间的功率分布，并可以增加电力系统的稳定性，是交流输电系统中广泛采用的方法[3-4]。但这种方法也可能引发电力系统中的电气系统或汽轮发电机组以小于同步频率的振动频率进行能量交换，称为次同步振荡（SSO）。诱发次同步振荡的原因包括串联电容、稳定器的加装、励磁系统、直流输电等。次同步谐振会造成汽轮机或发电机的轴系长时间呈现低振幅扭振的状态，又因为发电机或汽轮机的转子具有较大的惯性，轴系具有灵敏的低阶扭转模态特性，所以发电机或汽轮机会出现低周高应力的机电共振，对发电机组的安全运行造成严重的威胁。次同步振荡在交流输电系统和直流输电系统中的形成原理不同，在交流输电系统由于又谐振回路的存在所以称为次同步谐振（SSR），主要从异步发电效应、暂态力矩放大作用和机电扭振相互作用三个角度进行描述和分析。其中，发电机扭振时最重要的一种影响，长时间的机电扭振的存在会加剧发电机组的疲劳损耗。也会产生隐性故障，一旦发展成机电材料破损，将会造成恶性事故，对电力系统的安全稳定运行带来极大的威胁。 （2）抑制步骤 对于次同步振荡的问题可以通过三个步骤加以解决。第一步是通过对系统进行分析，选择合适的运行方式。由汽轮发电机轴系扭振监测系统对发电机组的各种电气扰动下的轴系扭振进行实时路波，分析机组轴系的模态、阻尼以及扭振对轴系造成的损失。从而由阻尼值是收敛还是发散决定不同的运行方式下是否存在次同步振荡或次同步谐振。第二步是对次同步振荡进行抑制或消除。具体的办法是提高发电机组的阻尼来抑制或消除次同步振荡。例如，可以通过发电机端阻尼控制系统（GTSDC）对发电机组定子电流进行控制达到提高阻尼的效果；还可以通过次同步阻尼控制系统，根据系统的具体控制要求，向电力系统或发电机组提高次同步电流，使发电机组增加与次同步扭振相适应的次同步阻尼扭矩，达到抑制次同步振荡的作用。第三步是建立发电机组扭振保护系统（TSR），实时连续地监视汽轮发电机轴系的转速情况，并及时进行分析。当轴系的疲劳值达到极限或者当轴系被激发特征频率的扭振、振幅逐步发散可能对机组安全构成威胁时，进行保护跳闸、告警及联动。

ANSYS随机振动理论

§4.5随机振动(PSD)分析步骤 PSD分析包括如下六个步骤： 1．建造模型； 2．求得模态解； 3．扩展模态； 4．获得谱解； 5．合并模态； 6．观察结果。 以上六步中，前两步跟单点响应谱分析一样，后四步将在下面作详细讲解。ANSYS/Professional产品中不能进行随机振动分析。 如果选用GUI交互方法进行分析，模态分析选择对话框（MODOPT命令）中包含有是否进行模态扩展选项（MXPAND命令），将其设置为YES就可以进行下面的：扩展模态。这样，第二步（求得模态解）和第三步（扩展模态）就合并到一个步骤中进行计算。 §4.4.9建造模型 该步与其它分析类型建立模型的过程相似，即定义工作名、分析的标题、单元类型、单元实常数、材料性质、模型几何形状等。注意以下两点： ·只有线性行为在谱分析中才是有效的。任何非线性单元均作为线性处理。如果含有接触单元，那么它们的刚度始终是初始刚度，不再改变； ·必须定义材料弹性模量（EX）（或其他形式的刚度）和密度（DENS）。材料的任何非线性将被忽略，但允许材料特性是线性的、各向同性或各向异性以及随温度变化或不随温度变化。 §4.5.0获得模态解 结构的模态解（固有频率和振型）是计算谱解所必须的。模态分析的具体过程在《模态分析》中已经阐述过，这里还需注意以下几点： ·使用Block Lanczos法（缺省）、子空间法或缩减法提取模态。非对称法、阻尼法、QR阻尼法以及PowerDynamics法对下一步谱分析是无效的；

·所提取的模态数目应足以表征在感兴趣的频率范围内结构所具有的响应； ·如果使用GUI交互式方法进行分析，模态分析设置[MODOPT]对话框的扩展模态选项置为NO状态，那么模态计算时将不进行模态扩展，但是可以选择地扩展模态（参看MXPAND命令的SIGNIF输入项的用法）。否则，将扩展模态选项置为YES状态。 ·材料相关阻尼必须在模态分析中进行指定； ·必须在施加激励谱的位置添加自由度约束； ·求解结束后退出SOLUTION处理器。 §4.5.1扩展模态 无论选用子空间法、Block Lanczos法还是缩减法，都必须进行模态扩展。关于模态扩展，《动力学分析指南—模态分析》部分“扩展模态”一节有详细讲述。另外还需注意以下几点： ·只有扩展后的模态才能在以后的模态合并过程中进行模态合并操作； ·如果对谱所产生的应力感兴趣，这时必须进行应力计算。在缺省情况下，模态扩展过程是不包含应力计算的，这同时意味着谱分析将不包含应力结果数据。 ·模态扩展可以作为一个独立的求解过程，也可以放在模态分析阶段； ·在模态扩展结束之后，应执行FINISH命令退出求解器（SOLUTION）。 正如《动力学分析指南—模态分析》部分中讲述的那样，在进行模态分析时执行MXPAND命令就可以将模态求解和模态扩展合并成一步（GUI交互方法和批处理方法）。 §4.5.2获得谱解 功率谱密度谱求解时，系统数据库必须包含模态分析结果数据，以及模态求解获得的下列文件：Jobname.MODE、Jobname.ESAV、Jobname.EMAT、Jobname.FULL （仅子空间法和Block Lanczos法有）和Jobname.RST。 1.进入求解器(/SOLU命令) Command: /SOLU GUI: Main Menu > Solution

RAMON方坯电动缸非正弦振动控制系统.

RAMON方坯电动缸非正弦振动控制产品 一、产品名称 RAMON方坯电动缸非正弦振动控制系统 二、产品简介 产品简介：该系统采用全数字的交流伺服驱动系统，直接将电信号转变为位置信号，控制结晶器振动台实现正弦或非正弦振动，精度高，稳定可靠。系统通过PLC、运动控制器输出数字量控制先进的大功率数字伺服缸，按照工艺要求通过对RAM优化函数各个变量取值，并结合拉速，精确地控制结晶器上下振动，使振动波形保持精确的频率、振幅、负滑脱时间、正滑脱时间及波形偏斜率等，最终得到满足工艺要求的结晶器振动轨迹。主要应用于钢铁企业炼钢自动控制系统。 产品控制流程原理图： 三、产品特色

1.功能特点： 1.1 振动源：数控电动缸，采用进口高性能交流无刷同步伺服电机，响应速度快，精度高，每转脉冲数1048576（220）个； 1.2 控制精度：±0.01mm； 1.3 振动波形：非正弦、正弦； 1.4 可靠性：能量利用率高、系统运行中间环节少、设计紧凑、可靠性高； 1.5 上线时间，在线安装仅需停机时间8小时，对于改造项目可以利用检修时间上线。 2.技术指标： 项目指标参数 振幅0~10mm 在线可调 振动频率0~400cpm 在线可调 偏斜率0~40% 在线可调 振动波形正弦、非正弦或按用户要求设计 振动的纵向偏差<±0.1mm 振动的横向偏差<±0.1mm 振幅偏差<±0.05mm 单个电动缸负载最大20吨 响应速度500微秒 四、生产厂家 衡阳镭目科技责任有限公司，公司专业从事冶金生产过程的自动检测与控制技术的科研开发，为全球钢铁企业提供先进的自动控制解决方案，主要技术性能和技术指标均已达到或超过国外同类产品。镭目公司的产品已经应用于全球30多个国家，国内客户主要有宝钢、武钢、鞍钢、首钢、包钢、沙钢、唐钢、本钢、湘钢、涟钢等260家钢铁企业。国外客户有印度TATA、LLOYDS、ISMT，韩国POSCO，巴西CSN-UPV等钢铁公司。

电网次同步振荡对保护装置的影响

电网次同步振荡对保护装置的影响 发表时间：2019-04-01T11:49:09.707Z 来源：《电力设备》2018年第29期作者：谐波[导读] 摘要：伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，人们对电力供应的依赖程度加深，对电力的需求越来越大。 （囯网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密 839000）摘要：伴随着国民经济的迅猛发展和人民生活水平的不断提高，人们对电力供应的依赖程度加深，对电力的需求越来越大。且随着电力系统的不断改革，分布式电网的应用改变了传统配电网模式，推动了配电网的更新与发展，但在一定程度上增加了配电网运行难度。大量电力电子器件的应用会引起电力系统中次同步振荡现象，严重影响了电力系统的运行稳定性。本文简单分析了电力系统次同步振荡现象 及相关的抑制措施。 关键词：电力系统；同步振荡；抑制措施近年来，电网建设规模不断扩张，供电难度和设备负荷随之提高，越来越多的分布式新能源接入配电网。分布式新能源具有环保的优点，应用在电力系统中可以满足社会发展对于电力的需求，有效降低电力运输过程中的损耗，提高供电质量，对我国电力事业的发展有重要的意义。分布能源系统模型高维性、运行方式的不确定性、元件的强非线性、扰动的随机性，使得电力系统稳定现象多变，稳定机理十分复杂，电力系统动态机理与控制越来越困难。此外，由于电网的运行形式不断变化，规模越来越大，大量电力电子设备及系统的应用会使电网呈现不稳定的运行状态，产生低于基波的次同步振荡现象，其安全稳定运行面临严峻挑战。 一、概述电力系统次同步振荡 1基本概念 通过串联电容的形式进行无功补偿可以提高输电线路的输送能力，优化输电线路间的功率分布，并提高电力系统的稳定性，是交流输电系统中广泛采用的方法。但这种方法也可能引发电气系统或汽轮发电机组以小于同步频率的振动频率进行能量交换，称为次同步振荡。在电力系统运行中，针对电网的运行状态，在不同带宽频率下，控制的环节有所不同，如图1所示，在额定频率附近，属于电网同步和电流控制环节，当电力系统受到扰动后，系统平衡点偏移，在这种运行状态下，电网与发电机组之间存在一个或多个低于系统同步频率的频率，在该频率下进行显著能量交换，因而出现次同步谐振现象。 2产生机理 次同步振荡在交流输电系统和直流输电系统中的产生机理不同，在交流输电系统由于有谐振回路的存在所以称为次同步谐振，主要从发电机效应、暂态力矩放大作用和机电扭振相互作用三个角度进行描述和分析。第一，发电机效应，假设发电机转子以常速旋转，由于转子的转速高于由次同步电流分量引起的旋转磁场的转速，在次同步频率下从电枢终端分析，转子电阻呈负值，当这个视在负值电阻超过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时，就会发生电气自振荡，这种自激振荡认为是由过电压和过电流引起的；第二，暂态力矩放大作用，当系统发生干扰时，电磁转矩就会施加于发电机转子上，使发电机轴段承受转矩压力，串联电容补偿输电系统中的干扰，会造成电磁转矩振荡，如果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率，会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故障转矩；第三，扭转相互作用，设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡，fm能导出电枢电压分量频率fem，其表达式为fem=fo+fm，当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时，电枢电流产生一个磁场，该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩，这使次同步电压分量导致的次同步转矩得以维持。 二、分析次同步振荡对保护装置的影响 1电力系统振荡是由于系统和发电机并列运行时失去了同步，不能稳定运行，就形成了电力系统震荡，对保护装置造成影响。从而可能造成电网大面积停电，严重的使系统瓦解。根据发生振荡时电力系统是否稳定，可以分为同步振荡和非同步振荡，同步振荡指系统稳定在有限时间内衰减后达到新的平衡；非同步振荡指不稳定系统产生的振荡导致系统和发电机同步运行受到破坏。现在电网结构和发电机组越来越庞大，还出现了低频振荡和次周期振荡。 2同步振荡异常时，各级保护自动装置动作，会产生海量的报警信息，这些装置动作信息不加选择地涌入监控报警系统，如果同时出现了多种故障并伴随有保护和断路器的拒动、误动时，警报信息在传输中也可能会发生丢失，问题就会变得异常复杂， 三、加强电力系统次同步振荡抑制措施，减少对保护装置的影响 1应用滤波器 第一，应用无源滤波器，该滤波器主要由电感元件、电容元件以及电阻元件组成，这种滤波器一般装设在次同步振荡源的附近交流侧，由L、C元件构成谐振回路，当谐振频率与高次谐波电流频率相匹配时，可以阻止该高次谐波流入电网，其优点是投资较小、维护方便、结构简单等，是同步振荡抑制以及无功补偿的主要措施；第二，应用有源滤波器，有源滤波器产生与振荡波形一致、方向相反的电流，输入需要治理的网络，进而抵消非线性负荷产生的振荡电流，使得电网中仅含基波电流，随着PWM控制技术、全控型半导体器件的成熟和基于瞬时无功理论的检测理论的提出，有源电力滤波器得到了迅速发展。 2提高阻尼 电力系统次同步振荡是一种振荡失稳现象，增加振荡模态的阻尼是一种有效的抑制手段，如采用FACTS装置、SSDC和附加励磁阻尼控制器，均是在此基础上对次同步振荡进行控制和抑制。此外，励磁系统阻尼器针对汽轮发电机的扭转振荡来调制系统的输出。来自转子振荡的信号移相放大之后，通过励磁系统控制增加系统的有效阻尼来抑制次同步振荡。对于电网与发电机组转子之间相互作用产生的次同步振荡现象，除增加阻尼外，还可在电路中附加阻塞滤波器、旁路阻尼滤波器、线路滤波器和动态滤波器等，通过阻断相应的次同步电气量通道也能有效地抑制次同步振荡。 3应用轴系扭振保护装置当次同步振荡对发电机组的运行安全造成巨大影响时，可以应用轴系扭振保护装置，通过事故告警、保护跳闸及采取切除机组的形式抑制次同步振荡。轴系扭振保护装置监测的参数是发电机的轴系转速、轴系的寿命疲劳定值、次同步振荡的幅度。将相关事故机组切除后，电力系统中的负阻尼状况消失，再通过原动机的配合可以使转矩在短时间内减小，从而避免次同步振荡和轴系扭振影响扩大。对于剩余的在线机组，切除机组将改变系统结构和等效串补度，一定程度上能增强在线机组的模态阻尼，有利于抑制次同步振荡。 4应用可控串联补偿装置

RAMON板坯电动缸非正弦振动控制系统.

RAMON板坯电动缸非正弦振动控制产品 一、产品名称 RAMON板坯电动缸非正弦振动控制系统 二、产品简介 产品简介：RAMON板坯结晶器电动缸非正弦振动系统采用大功率数字伺服电动缸直接推动振动框架和结晶器，利用板簧或滚轮导向，实现正弦或非正弦振动。按照工艺要求通过对RAMON优化函数各个变量取值，结合拉速精确地控制结晶器上下振动，使振动波形保持精确的频率、振幅、负滑脱时间、正滑脱时间及波形偏斜率等，最终得到满足工艺要求的结晶器振动轨迹。该产品主要应用于酒钢、南京钢厂、唐山中厚板、唐山港陆、迁安轧一、环鑫源、宁波钢厂等。 产品控制流程原理图： 三、产品特色

1.功能特点 1.1 精确数字伺服电动缸运动控制精度高(1048576个脉冲/转)、响应速度快(500 微 秒)，严格按照设定的曲线驱动结晶器振动； 1.2 简约由4个电动缸作为振动驱动源，用电缆与控制室连接； 1.3 可靠伺服电动缸采用军工技术； 1.4 同步采用多轴同步运动控制器，多机同步性能好。振幅同步误差小±0.05mm， 相位角误差小于0.8°，轻松实现仿弧振动； 1.5 轻松伺服电机额定总功率为60kW，实际使用只有5kW（30吨振动质量），为额 定功率的1/12，系统运行很轻松； 1.6 节约30吨重的振动质量，只需要不到5KW的使用功率，能耗低； 1.7 高效安装调试快捷，线下冷试2天；线上安装调试为6小时。 2.技术指标 项目指标参数 振幅0~10mm在线可调 振动频率0~400cpm在线可调 片斜率0~40%在线可调 振动波形正弦、非正弦或按用户要求设计 振动的纵向偏差<±0.1mm 振动的横向偏差<±0.1mm 振幅偏差<±0.1mm 振幅同步误差<±0.05mm 相位角误差<0.8° 单个电动缸负载最大20吨 响应速度500ms 四、生产厂家 衡阳镭目科技责任有限公司，公司专业从事冶金生产过程的自动检测与控制技术的科研开发，为全球钢铁企业提供先进的自动控制解决方案，主要技术性能和技术指标均已达到或超过国外同类产品。镭目公司的产品已经应用于全球30多个国家，国内客户主要有宝钢、武钢、鞍钢、首钢、包钢、沙钢、唐钢、本钢、湘钢、涟钢等260家钢铁企业。国外客户有印度TATA、LLOYDS、ISMT，韩国POSCO，巴西CSN-UPV等钢铁公司。

次同步谐振

次同步谐振 定义1：交流输电系统采用串联电容补偿后，其电气系统固有频率可能会与汽轮发电机轴系的自然扭振频率形成谐振关系，此时如系统受到扰动，电气系统与汽轮发电机轴系之间可能会产生的次同步频率功率交换。 定义2：当有串联电容补偿的电力系统受到扰动发生电感电容谐振时，其谐振频率与汽轮发电机组的轴系扭振某一振型的频率之和接近或等于系统的同步频率时发生的谐振。调整直流输电的功率，或有串联补偿装置的电力系统重合闸时也有可能引起次同步谐振（汽轮发电机轴系会与电力系统功率控制设备，如高压直流输电系统，静止无功补偿系统等，发生相互作用，产生的低于同步频率的振荡。）。 次同步谐振（SubSynchrous Resonance SSR）物理概念比较复杂。当高压远距离输电采用串联电容补偿时，电容量C与线路的电感量L组成一个固有谐振频率。 F=1/(2πLC) 此频率一般低于50Hz。发电机定子也出现频率为的三相自激电流，在气隙中产生频率为的旋转磁场。此旋转磁场的转速，低于主磁场的同步转速。气隙中两个磁场同时存在对轴系产生一个交变扭矩，其频率为： ft=f-fs 式中ft——交变扭矩的频率； f——电网频率； fs——串联电容补偿固有频率。 如果轴系的自然扭振频率fv 正好等于交变扭矩频率ft，即fv=ft=f-fs或fv+fs=f，此时，发电机组轴系的自然扭振频率fv 与串联补偿产生的电磁谐振频率fs 相加恰好等于电网频率f0 ，相互“激励”，形成“机一电谐振”。因为fs 低于电网频率，所以叫“次同步谐振”。 1、次同步振荡原理 交流输电系统中采用串联电容补偿是提高线路输送能力、控制并行线路之间的功率分配和增强电力系统暂态稳定性的一种十分经济的方法。但是，串联电容补偿可能会引起电力系统的次同步谐振（SSR，SubsynchronousResonance），进而造成汽轮发电机组的轴系损坏。次同步谐振产生的原因和造成的影响可以从三个不同的侧面来加以描述，即异步发电机效应（IGE，InductionGeneratorEffect）、机电扭振互作用（TI，

PSS和SVC联合抑制次同步振荡

万方数据

万方数据

万方数据

第７期 蒋平，等：ＰＳＳ和ＳＶＣ联合抑制次同步振荡 ＠ 的电气阻尼．无法兼顾所有谐振模式，甚至对其他谐振模式的阻尼有负面影响。两者同时配置后．有效地解决了上述问题．主谐振点附近没有出现较大的负阻尼．在提高低频振荡点和４个自然扭振频率附近的电气阻尼的同时也能够有效地应付扭振频率偏移。３．３时域仿真验证 ｔ＝２ｓ时在发电机的机械转矩上施加０．２Ｐ．Ｕ．的阶跃扰动．该扰动的持续时间为４个工频周期。同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ后的母线电压Ｕ、发电机电磁功率Ｌ及轴系各质块问的转矩变化如图 ｌＯ所示。 主｝吾 ≥器 《１?６ ｅ １．４ 心１．２ １．０ ｊ １．２ 毒１．０芍０．８ ｊ １．６ ｅ １．４ ｏ １．２０．４８ ２３４５６７８９１０ ｔ／ｓ （ａ）原系统 ７、．，－／、一一一一一一一一～～一 ～ 、八／＼Ⅳｗ认～ ０●－－一一一． 旷一…一 －ｉ●■ｕ?Ｌ▲一 一’一一 －—ｋ，一、—、—、—。～’～一一一一一一—一 Ｉｌｌ?－“．．．．．．．．． Ｔ７－””２ ３ ４ ５６７８９１０ ｔ／ｓ （ｂ）同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ 圈ｌＯ小扰动下仿真结果 Ｆｉｇ．１０Ｓｉｍｕｌａｔｉｖｅ ｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒｓｍａｌｌｄｉｓｔｕｒｂａｎｃｅ 可见，系统受到小扰动干扰时．通过改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ的联合控制．ＳＳＯ得到了完全的抑制。下面以三相短路故障来验证改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ联合抑制ＳＳＯ的情况．ｔ＝５ｓ时在输电线路末端施加０．０６７ｓ的三相接地短路。同时配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ后的母线电压、发电机电磁功率以及轴系各质块间的转矩变化如图ｌｌ所示。 （ａ）原系统 厂、／、＾，、＾＾＾４ ‰＾＾—∥扩帅 抄ｒ…一一。： ｔ／ｓ （ｂ）同时配置改进ＰＳＳ和舍ＳＳＤＣ的ＳＶＣ图１ｌ三相短路情况下仿真结果 Ｆｉｇ．１ｌＳｉｍｕｌａｔｉｖｅｒｅｓｕｌｔｓｕｎｄｅｒ ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅｓｈｏｒｔｃｉｒｃｕｉｔ ３．４Ｐｒｏｎｖ方法验证 取系统小扰动情况下的角速度信号进行Ｐｒｏｎｖ分析，配置改进ＰＳＳ和含ＳＳＤＣ的ＳＶＣ前后各个谐振 ．ｎ．ｄ＼． ．ｎ．ｄ＼一轧鬃 ．ｎ．＼ ．ｎ．ｄ＼． ｏ ｍ Ｏ ００ Ｏ Ｏ ．ｎ．＼ ．厶＼目：…细八 ．；．厶＼一 万方数据

ABAQUS软件随机振动分析 final

ABAQUS软件随机振动分析 在工程中，结构一般需要对它进行随机振动分析。典型的例子是：通过机床的振动响应分析进行机床的结构设计，通过对结构的地震响应分析。在电子产品设计中，ABAQUS软件不仅仅能对电子产品进行冲击、热场、加工等过程进行数值模拟，还可以对电子产品在随机振动下产品的响应性能做出很好预测，以优化产品设计。 本例题就某电子产品在随机激励作用下的响应结构为例，采用如下图所示的简化模型，分析在特定随机激励（如图2）中，分析该结构的响应。 图 1 某电子产品结构简化图 图2 随机激励的谱分布 载荷边界条件为：四个底座固支，并在分析过程中，受到随机激励。需要分析整个结构在运动过程中的响应。 启动ABAQUS/CAE，在Start Session对话框中，选择Create Model Database按钮。

一导入模型 由于IGES文件给的是实体模型，我们在 计算中产用shell模型，所以我们需要通过 ABAQUS/CAE中对shell的编辑功能对模型进 行修改。 导入IGES文件成Shell格式。 1．在主菜单选择File -＞Import-＞Part, 进入Import Part对话框。选择相应的 IGES文件，点击按钮。 2．在弹出的Create Part From IGES File 对话框中，如下图，对话框的Topology选择Shell选项，Name选项填写random。 二利用CAE编辑修改模型 在主菜单选择Shape -＞Shell-＞Remove Face,用鼠标点击选择模型中的面，选上之后面会变红色，点击鼠标中键，就可以去掉该面。重复操作，得到下图模型。

电力系统次同步振荡分析

电力系统次同步振荡（Power system synchronization oscillation） 产生机理和条件 次同步震荡基本概念：大型汽轮发电机组的转子轴系具有弹性，由于机械和电气的相互作用， 在特定条件下会自发振荡。输电线路的串联电容补偿、直流输电、电力系统稳定器的不当加装， 发电机励磁系统、可控硅控制系统、电液调节系统的反馈作用等，均有可能诱发、导致次同步 振荡（SSO）现象。有时也发生在发电机非同期并列或系统发生不对称短路等大扰动后的暂态过 程中。 根据次同步谐振产生的原因可从4个方面加以描述： 1）感应发电机效应：假设发电机转子以常速旋转，由于转子的转速高于由次同步电流分量引起 的旋转磁场的转速，在次同步频率下从电枢终端看去转子电阻呈负值。当这个视在负值电阻超 过电枢和电网在次同步频率下的等效电阻的总和时，就会发生电气自振荡，这种自激振荡认为 是由过电压和过电流引起的。 2）扭转相互作用：设发电机转子在一个扭转频率fm下发生振荡，fm能导出电枢电压分量频率fem，其表达式为fem=fo+fm，当其中的次同步频率分量接近电气谐振频率fer时，电枢电流产生一个 磁场，该磁场能产生使发电机转子振荡加强的转矩，这使次同步电压分量导致的次同步转矩得 以维持。如果次同步频率分量和转子转速增量的相位相同，而且等于或超过转子固有机械阻尼 转矩时，就会使轴系的扭振加剧。电气和机械系统之间的相互作用就被认为是扭转相互作用。 3）暂态力矩放大作用：当系统发生干扰时，电磁转矩就会施加于发电机转子上，使发电机轴段 承受转矩压力。串联电容补偿输电系统中的干扰，会造成在fo-fer频率下的电磁转矩振荡。如 果此频率接近于任何转子段的自然振荡频率fn，会导致转子转矩远远大于无串补系统的三相故 障转矩，这是由电气和机械自然频率之间的振荡引起的，称为暂态转矩放大效应。 4）由电气装置引起的次同步振荡：最初发现HVDC及其控制系统会引起汽轮发电机组的轴系扭振， 随后发现其他如电力系统稳定器（PSS）、静止无功补偿器（SVC）、汽轮机高速电液调速系统、 电机调速用换流器等有源快速控制装置在一定条件下均可能引起汽轮发电机组次同步振荡。一 般地说，任何对次同步频率范围内的功率和速度变化响应灵敏的装置，都是潜在的次同步振荡 激发源，而由此引起的发电机组次同步扭振问题统称为“装置引起的次同步振荡”。 归纳成两类次同步震荡产生原因分析： ●交流输电产生次同步震荡的原因分析 输电系统为了提高输电能力和增加瞬态稳定性，有时在电网中串联补偿电容，使整个电网形成 R-L-C 回路，此回路将发生次同步谐振。次同步谐振是电力系统的一种运行状态，在这种状态下， 电气系统与汽轮发电机组以低于同步频率的某个或多个网机（电网或电机）联合系统的自然振 荡频率交换能量。由次同步谐振导致的感应发电机效应，可能出现负阻尼，使次同步电气振荡 不衰减或增强。当次同步电气振荡频率e f 与机组轴系某阶扭振固有频率n f 互相耦合，即 e n N f + f = f （N f 为工频），将产生次同步机电谐振。 ●直流输电产生次同步振荡的原因分析 高压直流输电（HVDC）引起SSO 的原因在于直流控制器的作用。发电机转子上微小的机械扰动， 将引起换相电压尤其是其相位的变化。在等间隔触发的HVDC 系统中，换相电压相位的偏移，

随机振动-试验人员必须了解的参数及设置

随机振动－试验人员必须了解的参数及设置 江苏省电子信息产品质量监督检验研究院谢杰 一．简述 近年来，随机振动试验在我院所有振动试验中的比例越来越高，原因有三：1、科学进步，此类设备的软件大量普及，一般只需在原来的电磁振动台加上一套控制软件及配套设备就可实行。2、企业随着国际标准的大量采用，许多振动试验都采用随机振动。3、随机振动相对传统的正弦振动有着无法比拟的优点，它能模拟各种实际运输条件下可能遇到的振动情况，如模拟公路运输，模拟铁路运输，模拟海运运输等等。本文主要介绍对于试验人员来说必须了解的随机振动参数及设置要求。 二．随机振动数据 上图是某一随机振动试验后的试验数据，对于试验人员来说，必须了解其中的一些参数含义。 曲线中，横坐标是频率，纵坐标是PSD，一般简称为频谱曲线。 PSD：Power spectrum density 功率谱密度 PSD单位有二种：g2/Hz，(m2/Hz)2/Hz，二者之间换算：1 g2/Hz＝96(m2/Hz)2/Hz PSD是随机振动中的重要参数，可理解为每频率单位中所含振动能量的大小，其值越大，相对应的频率段振幅值会变大，在试验中提高最低频率的PSD 值可明显感觉到振幅增大。 频谱曲线的特点：1、它是对数坐标，主要是为了表述画线方便。2、它有一条平线或多条平线及斜线组成，平线和斜线之间首尾相连组成。3、试验条件中，PSD值不变的是平线，用+dB/oct表示向上的斜线，用- dB/oct 表示向下的斜线。如-3 dB/oct 表示每增加一倍频率，PSD值下降一半。 频谱曲线中，中间一条是设定曲线，上面二条和下面二条是设备的保护及中断线，附加在中间设定值上的变化曲线是振动台实际控制曲线。

结晶器非正弦振动技术的发展

结晶器非正弦振动技术的发展 河北科技大学材料学院冶金071班刘双龙 摘要：本文通过列举结晶器非正弦振动波形、函数、驱动装置等详细的介绍了结晶器非正弦振动的发展，同时指出结晶器非正弦振动的发展的热点。 关键词：结晶器，非正弦，振动，波形函数，驱动方式 前言 结晶器振动是连铸技术的一个基本特征。连铸过程中,结晶器和坯壳间的相互作用影响着坯壳的生长和脱膜,其控制因素是结晶器的振动和润滑。连铸在采用固定结晶器浇注时,铸坯直接从结晶器向下拉出,由于缺乏润滑,易与结晶器发生粘结,从而导致出现拉不动或者拉漏事故,很难进行浇注。结晶器振动对于改善铸坯和结晶器界面间的润滑是非常有效的,振动结晶器的发明引进,工业上大规模应用连铸技术才得以实现。可以说,结晶器振动是浇注成功的先决条件,是连铸发展的一个重要里程碑。近年来,冶金工业的迅速发展,要求连铸提高拉速和增加连铸机的生产能力,人们对结晶器振动的认识也在不断深入和发展。 一、结晶器振动技术的发展历史 结晶器振动技术早期只应用于有色金属的浇注,由于没有弄清与结晶器润滑的关系,结晶器振动的概念也经历了各种变化。直到1949年,S·容汉斯和I·罗西第一次将其应用于钢的浇注,目的就是为了有效地改善铸坯和结晶器壁间的润滑条件。这一成果对于推动连铸技术的发展,使其从实验室走向工业化应用做出了开拓性的贡献。表1示出了连铸结晶器振动技术的发展演变情况。从表1结晶器振动技术的发展来看,结晶器振动经历了早期的非正弦振动方式到正弦振动方式,目前又发展到非正弦振动方式的过程。当然,现在所采用的非正弦振动与早期的非正弦振动虽然振动波形同为非正弦,但其目的和实现方式上二者有本质的区别。【1】 二、结晶器非正弦振动的发展 1、结晶器非正弦振动几种典型波形 1.1索拉克波形 法国索拉克公司弗洛朗日钢厂2号板坯连铸机采用的是三角形一非正弦振动波形，其位移曲线为三角形波，速度曲线为矩形波，其振动参数的分析如图1所示。【2】非常明显，三角形波连续的速度曲线将导致机构的“刚性冲击”，而突变的加速度曲线将造成机构的“柔性冲击”。所以这种非正弦振动波形的动力学特性差，对机构不利，更不适合于高频振动。 1.2德马克波形 德马克公司给出的非正弦振动位移波形函数【3】如下：S=hsin[2πft--Ssin(2πft)]德马克波的位移、速度曲线光滑，工艺上其向上振动速度低、且平稳，有利于降低坯壳和结晶器之的摩擦力，减少连铸坯的拉裂和拉漏；加速度曲线(图中略)光滑无突变，不会造成“柔性冲击”，所以其动力学特性优于索拉克非正弦波。 1.3分段波形 在此把非正弦振动视为正弦振动的演变，其相对正弦振动的改变用分段波形偏斜率系数a=4t m/T表示(见图3)。图4中非正弦振动的速度曲线设定由水平直线段AB、余弦曲线段BC、正弦曲线段CDE及EF、水平直线段FG光滑连接(连接点处具有公切线)而成。非正弦振动位移、速度波形如图5所示。可以看出a越大，非正弦振动波形越偏离正弦振动波形；同时，当a=0时，非正弦振动波转化为正弦振动波形。 1.4整体波形 非正弦振动位移曲线向上达到峰值的时间相对正弦振动位移曲线有一个时间滞后，优化波形后构造出一个用整体函数表示的非正弦振动波。其振动位移及速度曲线如图6所示，可以看出△与a的效果类似，△越大，非正弦振动波形越偏离正弦振动波形，当△=0时，非正弦振动波形转化为正弦振动波形【4】。 1.5复合波形 采用运动迭加原理构造了一个由两个正弦波形迭加而成的非正弦振动波形函数

非正弦工艺参数

结晶器非正弦振动工艺参数分析 1振动波形的参数 1.1振幅、频率、偏斜率，这三个量决定振动的波形曲线。 1.1.1振幅用字母A表示，根据不同的断面、拉速，取值为2~6mm 1.1.2频率用字母F表示，根据不同的断面、拉速，取值为60~350CPM 1.1.3偏斜率一般用字母α表示, 根据不同的断面、钢种、拉速，取值范围不一样， 不同的振动设备供应商对偏斜率的定义也不一样，取值也不一样。我们用字母P 表示，P=（振动上升时间-振动下降时间）/振动周期 1.2断面、钢种、拉速与这三个参数的关系 1.2.1振幅：一般断面越大，拉速就越低，振幅越小 1.2.2频率：一般断面越小、拉速越高振动频率就要求高一些。 1.2.3偏斜率：偏斜率在大断面、拉速低时，可以取大一些，小断面拉速高时，偏斜 率要取小一些。 1.2.4钢种与振动参数没有固定的什么规律，流动性好、不容易粘结的可以减少振幅， 容易粘结的钢种就要加大振幅，提高脱模效果。有的钢厂相同断面，所有钢种 都是使用的同一种振动参数。 2振动波形分析 2.1波形的表达式：S=A*SIN(2*π*F*t/60)，我们的振动模型，是由两段正弦波组成，上升 是半个正弦波，下降也是半个正弦波，它们的振幅相等。 2.2负滑动时间，用tn表示，n是negative。是指结晶器下降的速度大于拉速的下降时间， 要计算这个时间就要比较拉速与结晶器振动的速度，结晶器振动的速度 V=A/1000*(2*π*F/60)*COS(2*π*F*t/60) 单位m/s，拉速的单位是m/min，需要将结晶器振动速度计算公式的单位也转化到m/min，结晶器振动的速度V=A/1000*(2*π*F)*COS(2*π*F*t/60) 单位m/min。 V=A/1000*(2*π*F)*COS(2*π*F*t/60)=Vc，Vc表示拉速，振幅3mm，频率120CPM的正弦曲线如下图

第13章-随机振动试验复习过程

第13章-随机振动试 验

第13章随机振动试验 13.1 试验目的、影响机理、失效模式 产品在运输和实际使用中所遇到的振动，绝大多数就是随机性质的振动（而不是正弦振动）。例如，宇航器和导弹在发射和助推阶段的振动；火箭发动机的噪声和气动噪声使结构产生的振动；飞机（特别是高速飞机）的大功率喷气发动机的振动；飞机噪声使飞机结构产生的振动和大气湍流使机翼产生振动；飞机着陆和滑行时的振动；车辆在不平坦的道路上行驶时产生的振动；多变的海浪使船舶产生的振动等等都属于随机性质的振动。因此，随机振动试验才能更真实反映产品的耐振性能。 随机振动和正弦振动相比，随机振动的频率域宽，而且有一个连续的频谱，它能同时在所有频率上对产品进行激励，各种频率的相互作用远比用正弦振动仅对某些频率或连续扫频模拟上述振动的影响更严酷更真实和更有效。另外，用随机振动来研究产品的动态特性和结构的传递函数比用正弦振动的方法更为简单和优越。 随机振动和正弦振动一样能造成导线摩擦、紧固件松动、活动件卡死，从而破坏产品的连接、安装和固定。当随机振动激励造成的应力过大时，会使结构产生裂纹和断裂，特别在严重的共振状态下更为显著。长时间的随机振动，由于交变应力所产生的累积损伤，会使结构产生疲劳破坏。随机振动还会导致触点接触不良、带电元件相互接触或短路、焊点脱开、导线断裂以及产生强电噪声等。从而破坏产品的正常工作，使产品性能下降、失灵甚至失效。 为了能在试验室内模拟产品在现场所经受到的实际随机振动及其影响，工程技术人员为此付出了许多的努力。早在六十年代，国际上对随机振动的研究就十分活跃。不仅在理论上有了重大突破，而且有了较完善的试验方法和试验设备。1962年美国军标810中首先规定了随机振动试验方法。1964年英国国防部标准07-55中也提出了随机振动试验。1973年IEC公布了四个具有不同再现性宽带模拟式随机振动试验方法，到上世纪90年代又公布了数字式随机振动试验方法。目前国内的随机振动试验已很普及，随机振动试验设备，特别是一般用途的随机振动控制仪价格也不高。 13.2 随机振动的描述 在随机振动试验中，由于振动的质点处于不规则的运动状态，永远不会精确的重复，对其进行一系列的测量，各次记录都不一样，所以没有任何固定的周期。在任何确定的时刻，其振幅、频率、相位都不能预先知道，因此就不可能用简单的周期函数和函数的组合来描述。图13-1为典型的宽带随机振动时间历程。