从“感知”到“抵消”:加速度振动传感器在装备隐身中的闭环控制系统应用

系统工作流程(闭环控制)

在这个系统中,加速度振动传感器的应用体现在以下四个环环相扣的步骤中:

第一环:神经感知 - 振动“听风者”

  • 角色:加速度传感器是遍布装备关键部位(发动机基座、推进轴、壳体)的“神经末梢”。

  • 任务:以极高的灵敏度和实时性,捕捉来自内部振源(如转子、齿轮、活塞)的 “原生振动” 信号。

  • 技术要求:需要传感器本身具有高带宽、低噪声、宽动态范围,以适应从剧烈冲击到微弱颤振的不同振动。

第二环:大脑分析 - 特征提取与预测

  • 角色:采集到的振动数据被送入中央处理器(“大脑”)。

  • 任务

    1. 特征提取:通过频谱分析、阶次分析等算法,精确识别出振动的主要频率、幅值和相位。例如,准确找出与发动机转速同频的振动成分。

    2. 数字孪生:结合装备的“数字孪生”模型,系统能够预测这些振动将如何通过结构传递,并最终会辐射出何种频率和强度的噪声。

    3. 生成“反信号”:大脑根据预测结果,计算出一个与原生振动 “幅值相等、相位相反” 的 “抗振动信号”

第三环:指令执行 - 发出“降噪波”

  • 角色:计算出的“抗振动信号”被发送到 作动器(系统的“肌肉”),如压电陶瓷作动器、电磁致动器等。

  • 任务:作动器根据接收到的电信号,精确地产生一个机械力(“抗振动力”),并将其施加到结构上。

第四环:效果验证与自适应 - 闭环优化

  • 角色:在作动器附近或其他关键位置部署的 “误差加速度传感器” 开始工作。

  • 任务

    1. 监测残余振动:它们实时监测经过“抗振动力”作用后的 “残余振动”

    2. 反馈与微调:将残余振动信号立即反馈给“大脑”。“大脑”据此判断控制效果,并实时、动态地调整“抗振动信号”,以实现最大程度的振动抵消。

    3. 自适应环境:当装备工况变化(如飞机加速、潜艇下潜)导致振源特性改变时,这个闭环系统能够自动跟踪并适应这些变化,始终保持最优的减振效果。


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