[实用新型]基于质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统

说明书

本实用新型涉及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；阻尼调节机构可调节系统阻尼系数；正弦输入机构可形成正弦位移输入；质块‑弹簧机构包括弹簧、连接板及连接杆，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；脉冲发生机构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。本实用新型的二阶机械动力系统，可以调节系统的阻尼系数、输入频率、输入幅值，可以对控制理论的典型问题进行分析与综合，是一个综合性、一体化的教学、科研、实验平台。

技术领域

本实用新型属于调谐系统技术领域，尤其涉及基于质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统。

背景技术

弹簧-质量-阻尼组成的谐振系统是控制理论教学与科研中最常见的二阶振荡系统，是控制理论与算法最直观的研究载体之一；由弹簧-质量 -阻尼组成的系统也是最常见的机械振动系统，在生活中具有相当广泛的用途，缓冲器就是其中的一种。缓冲装置是吸收和耗散振动过程产生的能量的主要部件，其吸收耗散能量的能力大小直接关系到系统的安全与稳定。缓冲器在生活中处处可见，例如我们的汽车减震装置和用来消耗碰撞能量的缓冲器，其缓冲系统的性能直接影响着汽车的稳定与驾驶员安全；天宫一号在太空实现交会对接时缓冲系统的稳定与否直接影响着交会对接的成功，另外，质量弹簧阻尼系统是经典的自动控制原理教学模型。因此，对弹簧-质量-阻尼系统的研究有着非常深的现实意义。

控制理论与技术和国计民生紧密相联，涉及军用、民用、航空、航天、航海、教育、科研等领域。控制理论与技术是智能时代各种技术的基础，是国家新工科建设的基础理论课程，是智能控制、人工智能、机器人等先进理论与技术的基础。然而，目前大中专院校的控制理论的教学实验设备大多采用Matlab仿真与RLC振荡电路系统。自动控制理论及其传统的电子式自动控制原理实验箱，对于初学者来说比较抽象，难以展示控制理论中的关键概念与原理，难以将理论与实践结合起来，直观性较差，教学手段落后，难以满足当前的技术发展与新工科教学。

因此，研究一种适于控制理论技术教学与科研、能够贯穿控制理论从基础到前沿的实验的基于质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统，对新工科和智能技术的教育和发展具有重要意义。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种适于控制理论技术教学与科研、能够贯穿控制理论从基础到前沿的实验的基于质量弹簧阻尼多参数调谐实验系统。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

基于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。