卷包設(shè)備動(dòng)力吸振降噪系統(tǒng)綜述-電氣工程與自動(dòng)化

草加工企業(yè)的卷煙包裝設(shè)備，有針對(duì)性地提出了一種被動(dòng)式動(dòng)力吸振系統(tǒng)，通過采集機(jī)組的噪聲及振動(dòng)信輻射；本文通過前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，收集噪聲基頻數(shù)據(jù)確定噪聲類型和來源，建立被動(dòng)式動(dòng)力吸振系統(tǒng)數(shù)學(xué)?！娟P(guān)鍵詞】動(dòng)力吸振；變剛度技術(shù)；控制算法【收稿日期】2023年10月20日【出刊日期】2023年12月19日【DOI】10.12208/j.jeea.20230031Overviewofdynamicvibrationabsorptionandnoisereduct【Abstract】Thenoiseofpackagingequipmenthasacertainimpactonthelaborhealtharesomeachievementsintheresearchofnoisereductionmeasabsorptionmaterialsandsoundsourceisolationmeasuresasthemainneffectivenessrationeedtobefurtherimproved.Thepassivedynamicvibrationabsorptionsysofnoiseoccupationalhazards.Themainresearchobjectofthispaperiprocessingenterprises,andapassivedynvibrationsignalsoftheunit,thesystemsoftwareanalyzesandsendsstiffnessadjustmenvibrationabsorbertochangevibrationabsorptionparametersandsuppressvibrationatkeypositionstoreducenoradiation.Basedonthepreliminaryfieldinvestigation,thispapercollectsthenoisetypeandsource,establishesthemathematicalmodelofthepassivedynamicvibrationabsorptionsystem,expoundsthecompositionstructureandrelatedprincipaspectsoftheprincipleofthedynamicvibrationabsorptionsystem,variablealgorithm,andprovidesanewideafornoisecontrol.【Keywords】Dynamicvibrationabsorption;Variablestiffn老化，其振動(dòng)及噪聲問題日益凸顯，個(gè)別機(jī)組主動(dòng)隔振性能嚴(yán)重下降，導(dǎo)致機(jī)械振動(dòng)明顯傳遞到地面及其他相鄰設(shè)備，另外設(shè)備運(yùn)行中存在空氣動(dòng)力噪聲，這些都惡化了卷包車間設(shè)備運(yùn)行環(huán)境及影響了操作人員的身體健康。為此，我們會(huì)同相關(guān)科研院所研究人員針對(duì)ZJ17機(jī)組的振動(dòng)噪聲問題進(jìn)行了前期現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研。測(cè)試顯示，個(gè)別機(jī)組工位噪聲超過），噪聲和空氣動(dòng)力噪聲兩部分構(gòu)成，基于頻譜特性分析可知，機(jī)械系統(tǒng)噪聲為穩(wěn)態(tài)噪聲，噪聲能量主要運(yùn)行負(fù)荷變化時(shí)，基頻噪聲異常明顯。當(dāng)機(jī)組工作氣與鼓輪吸附槽形成的運(yùn)動(dòng)機(jī)械-氣體動(dòng)力耦合激道以及機(jī)組通風(fēng)口等向外輻射，形成車間的主要噪聲源?；谏鲜銮闆r，本文提出了一種基于動(dòng)力吸振的降噪系統(tǒng)，旨在探索一條新的卷包車間噪聲治號(hào)，上傳至計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行分析后，向動(dòng)力吸振器發(fā)出調(diào)節(jié)剛度的指令以改變吸振參數(shù)，達(dá)到動(dòng)態(tài)適常規(guī)吸振降噪方法多采用物理性的減振隔振、機(jī)組這類聲學(xué)開放空間多而雜的設(shè)備而言，常規(guī)降噪方法結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜、成本較高、在使用一段時(shí)間之后可能噪聲水平會(huì)再次上揚(yáng)。因此有必要探索新型高效低成本的吸振降噪技術(shù)。對(duì)于機(jī)械振動(dòng)噪聲而言目前國(guó)際國(guó)內(nèi)研究的熱點(diǎn)是主動(dòng)及半主動(dòng)吸振降噪。前者的主要技術(shù)思路是采用外部施加能量的方法抵消源系統(tǒng)的振動(dòng)能量（噪聲本質(zhì)也是一種振動(dòng)波），后者是通過附加子系統(tǒng)來最大限度地消耗主系統(tǒng)的振動(dòng)能量。全主動(dòng)減振降噪在靜音耳機(jī)、高級(jí)乘用車輛中已經(jīng)有部分應(yīng)用，但在復(fù)雜工業(yè)生旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)的機(jī)械振動(dòng)以及負(fù)壓系統(tǒng)引發(fā)的空氣動(dòng)力噪聲部分通過機(jī)組殼體的薄板振動(dòng)向外輻射，采用半主動(dòng)動(dòng)力吸振，充分消耗掉殼體的振動(dòng)能量，就微分方程如式（1）所示[2]：從本質(zhì)上，為使主系統(tǒng)的頻響函數(shù)幅值最值達(dá)到最小，需要調(diào)整吸振器的固有頻率，使之保持與主系統(tǒng)的最優(yōu)頻率比。關(guān)于動(dòng)力吸振器固有頻率的調(diào)節(jié)，目前的研究現(xiàn)狀主要有兩種途徑：調(diào)整子系統(tǒng)的分布質(zhì)量或者分布剛度。調(diào)整分布質(zhì)量主要通過調(diào)節(jié)子系統(tǒng)有效質(zhì)量中液體的體積質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)，動(dòng)力吸振器尺寸有限的情況下難以適用，故本文采置的振動(dòng)來自于機(jī)械系統(tǒng)振動(dòng)和空氣動(dòng)力噪聲的耦合激勵(lì)，且隨著生產(chǎn)運(yùn)行工況的變化而變化，因此動(dòng)力吸振器（子系統(tǒng)）的剛度系數(shù)必須動(dòng)態(tài)可調(diào)才半主動(dòng)動(dòng)力吸振器中應(yīng)用的變剛度技術(shù)分為機(jī)械式變剛度技術(shù)和智能材料式變剛度技術(shù)。機(jī)械式變剛度技術(shù)是利用機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)吸振器的彈性單元的剛度調(diào)節(jié)從而達(dá)到改變吸振器自身固有頻結(jié)構(gòu)。智能材料變剛度技術(shù)是以智能材料為彈性元件，以實(shí)現(xiàn)剛度由外界條件可控的目的。目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)為壓電材料、形狀記憶合金和磁流變彈性體等。殷永康等總結(jié)了各變剛度技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)基于所述性能指標(biāo)對(duì)比，結(jié)合機(jī)組減振降噪環(huán)2.3基于組合梁變剛度技術(shù)的動(dòng)力吸振動(dòng)力吸振裝置包括無線接收器件、微型絲桿和帶位置反饋的微型電機(jī)、組合梁機(jī)械結(jié)構(gòu)、嵌入式其基本作用過程是：信號(hào)采集系統(tǒng)將調(diào)理后的噪聲及振動(dòng)傳感器信號(hào)通過WIFI發(fā)送至上位計(jì)算薄板）的受激振動(dòng)頻率，以此計(jì)算出吸振器應(yīng)有剛度值，并采用智能控制算法計(jì)算出電機(jī)應(yīng)有的轉(zhuǎn)動(dòng)并由嵌入式控制器控制電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)微型絲杠旋轉(zhuǎn)，改變組合梁的梁間跨度，以改變整個(gè)動(dòng)力吸振裝置的剛度。剛度調(diào)節(jié)過程是一個(gè)完整的在動(dòng)力吸振降噪系統(tǒng)中，主系統(tǒng)的受激頻率是動(dòng)態(tài)變化的，為了達(dá)到理想的減振降噪效果，需要吸振裝置通過剛度變化調(diào)整自身的固有頻率以自適應(yīng)地跟蹤主系統(tǒng)的各階頻率變化；動(dòng)力吸振降噪系統(tǒng)是一個(gè)多閉環(huán)的復(fù)雜控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)的簡(jiǎn)化控制系統(tǒng)框圖如圖5所示：吸振器參數(shù)優(yōu)化算法的核心目標(biāo)是根據(jù)噪聲限值和主系統(tǒng)的噪聲及振動(dòng)反饋信號(hào)來對(duì)確定動(dòng)力吸動(dòng)力吸振裝置的組成結(jié)構(gòu)及其相關(guān)物理參數(shù)換算為組合梁的跨度控制目標(biāo)值輸出。其實(shí)質(zhì)是一類最優(yōu)化求解問題。解決該問題常用的有退火算法、蟻群組合梁跨度控制是一類位置控制問題，需要滿對(duì)吸振器剛度的變化要求是動(dòng)態(tài)的，所以組合梁的跨度變化要及時(shí)地跟蹤響應(yīng)；準(zhǔn)確是指對(duì)于前級(jí)的誤差范圍之內(nèi)；穩(wěn)定是指在達(dá)到目標(biāo)值誤差范圍式的擬人化智能算法，其具有如下特點(diǎn)[6]：地在各種非線性時(shí)變系統(tǒng)中（以倒立擺系統(tǒng)控制為代表）得到了成功應(yīng)用，取得了世界領(lǐng)先的控制成電機(jī)作為底層執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通常采用速度與電流球機(jī)器人的底層運(yùn)動(dòng)控制中也有成功的案例[7]。其運(yùn)行噪聲呈現(xiàn)多頻特征。控制噪聲的途徑之一是抑制系統(tǒng)的機(jī)械振動(dòng)，本文基于變剛度動(dòng)力吸振方法，結(jié)合主系統(tǒng)噪聲振動(dòng)信號(hào)的采集和分析，采用多級(jí)控制算法，建立吸振降噪系統(tǒng)以降低車間噪聲包含噪聲振動(dòng)信號(hào)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，對(duì)于進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的故障分析和診斷提供了軟硬件平臺(tái)，進(jìn)分析及治理方法[J].煙草科技,2012,[2]廖錦鵬.基于實(shí)時(shí)頻率識(shí)別的動(dòng)力吸振器的