[发明专利]质量-弹簧-阻尼多参数调谐实验方法

权利要求书

1.质量-弹簧-阻尼多参数调谐实验方法，其特征在于：所述实验方法基于质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统进行，所述质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统包括支撑框架及安装在所述支撑框架上的阻尼调节机构、质块-弹簧机构、正弦输入机构、脉冲发生机构、检测与伺服控制系统；

所述阻尼调节机构包括左导电极板、右导电极板、强力磁铁；所述左导电极板、右导电极板对称分布在所述强力磁铁两侧，并可通过位移调节机构使得左导电极板、右导电极板远离或者接近所述强力磁铁，从而调节系统阻尼系数；

所述正弦输入机构包括竖直光轴导轨、正弦输入杆、可调偏心距转盘；所述竖直光轴导轨一端固定于支撑框架的顶板上，正弦输入杆安装在竖直光轴导轨上，且其在可调偏心距转盘的驱动下可以沿竖直光轴导轨上下运动，形成正弦位移输入；

所述质块-弹簧机构包括弹簧、连接板及连接杆，所述弹簧的两端分别与正弦输入杆、连接板固定连接，连接杆一端与连接板底面固定连接，另一端与强力磁铁固定连接；所述脉冲发生机构包括悬垂球、脉冲支杆、脉冲输入导杆；所述脉冲支杆竖直固定在顶板上，所述悬垂球安装脉冲支杆上且其相较于脉冲支杆可转动，所述脉冲输入导杆一端位于所述顶板上方，另一端依次穿过顶板、竖直光轴导轨并与连接板固定连接，通过悬垂球撞击脉冲输入导杆，可引起强力磁铁-弹簧-阻尼系统的振荡；

所述检测与伺服控制系统包括上位机、伺服电机驱动器、激光位移传感器；所述激光位移传感器安装在所述顶板上，可检测连接板的位移；所述伺服电机驱动器、激光位移传感器通过输入输出接口板接入上位机，所述上位机接收所述激光位移传感器检测的信号，并可通过伺服电机驱动器控制所述伺服电机工作；

所述实验方法包括：

二阶振荡系统的脉冲响应实验：当正弦输入机构不进行正弦位移输入时，通过脉冲发生机构的悬垂球对脉冲输入导杆撞击，产生脉冲力，再通过激光位移传感器读检测连接板的实际位移，上传给上位机，可得到该二阶系统的实际脉冲响应曲线；通过调节左导电极板、右导电极板之间的距离，从而改变阻尼系数，可以得到不同的阻尼比，从而得到不同振幅、不同频率的脉冲响应曲线；

二阶振荡系统的阶跃响应实验：当正弦输入机构不进行正弦位移输入时，通过对脉冲输入导杆施加一个阶跃力，通过激光位移传感器检测连接板的实际位移，并上传给上位机，可得到该二阶系统的实际阶跃响应曲线；通过调节左导电极板、右导电极板之间的距离，从而改变阻尼系数，可以得到不同的阻尼比，从而得到不同振幅、不同频率的阶跃响应曲线；

二阶振荡系统的频率响应实验：当正弦输入机构进行正弦位移输入时，通过正弦输入杆对弹簧上端输入正弦变化的位移，当输入信号的频率ω不变时，通过调节左导电极板、右导电极板之间的距离，从而改变阻尼系数，可以得到不同的阻尼比，从而得到不同的频率响应曲线；当固定左导电极板、右导电极板之间的距离，系统的阻尼比不变时，通过改变正弦变化信号的频率，可得到不同频率下的频率响应曲线。

2.根据权利要求1所述的质量-弹簧-阻尼多参数调谐实验方法，其特征在于：所述位移调节机构包括正反螺杆、与正反螺杆平行且分布于正反螺杆两侧的第一导轨、第二导轨，所述左导电极板、右导电极板分别穿过所述正反螺杆、第一导轨、第二导轨的两端，并与所述正反螺杆螺纹连接。

3.根据权利要求1所述的质量-弹簧-阻尼多参数调谐实验方法，其特征在于：所述可调偏心距转盘一侧与伺服电机同轴连接，可调偏心距转盘的输出端的偏心轴通过偏心调节机构可调节其与转盘圆心的距离，所述偏心轴末端固定连接滑动块，所述正弦输入杆沿其轴向方向形成滑轨，所述滑动块位于所述滑轨上并可沿其移动，当可调偏心距转盘在伺服电机的驱动下旋转时，偏心轴带动滑动块在所述滑轨上移动并带动所述正弦输入杆沿竖直导轨形成正弦上下运动。

4.根据权利要求3所述的质量-弹簧-阻尼多参数调谐实验方法，其特征在于：所述偏心调节机构包括调节螺杆，所述调节螺杆被限位在所述可调偏心距转盘表面的滑槽中，所述调节螺杆上螺纹连接调节滑块螺母，所述偏心轴一端固定在调节滑块螺母上，通过旋转调节螺杆，可使得所述调节滑块螺母相较于所述调节螺杆移动，从而调节偏心轴的偏心距。