Doppelunwuchtrotor (2009)

Videos von Experimenten zur aktiven Schwingungskontrolle. Das Modell eines schwingungsfähigen Systems besteht aus einer Platte, die mit einer zusätzlichen Masse versehen und mittels Stahlseilen an einem Rahmen aufgehängt ist. Durch die Länge der Seile ist die Eigenfrequenz des Systems festgelegt. Der aktive Dämpfer besteht aus zwei sich gegenläufig drehenden Stäben an dessen freien Enden jeweils eine Masse befestigt ist. Diese Rotoren werden durch zwei Motoren im Master/Slave-Modus angetrieben. Für die Regelung des Masters werden Systemzustände verwendet, die aus gemessenen Verschiebungen berechnet werden.
Der Hauptzweck der gezeigten Tests ist, die praktische Umsetzbarkeit des vorgeschlagenen  Dämpferkonzepts nachzuweisen. Die Tests umfassen ungeregelte und geregelte Schwingungen sowohl aufgrund von Anfangsauslenkungen als auch durch Impulserregungen. In den Experimenten weisen die ungeregelten Schwingungen einen viskosen Dämpfungsgrad von 0,16 % auf, der durch den aktiven Dämpfer auf einen äquivalenten viskosen Dämpfungsgrad von 5,6 % erhöht wird. Dabei ist zu beachten, dass die Leistungsfähigkeit des Dämpfers von der Schwingungsamplitude bzw. der Anfangsauslenkung abhängt. Im vorliegenden Fall beträgt die Anfangsauslenkung 2 cm. Wird jedoch die Anfangsauslenkung auf 1 cm reduziert, wird ein äquivalenter viskoser Dämpfungsgrad von ungefähr 9 % erreicht. Das Verhältnis der aktiven Masse zur schwingungsfähigen Masse des Systems ist etwas kleiner als 0,5 %.
Das Modell kann mit seinen wirklichkeitsnahen Frequenzen und Verschiebungen eine Fußgängerbrücke verkörpern, die durch Fußgänger zu Querschwingungen angeregt wird. Verschiedene andere Anwendungen des Dämpfers, wie die Schwingungskontrolle von Hochhäusern oder Türmen, sind denkbar. Als Erweiterung der Experimente ist es möglich, das Modell mit einer Kraft erzeugenden Vorrichtung zu versehen, um die Leistungsfähigkeit des aktiven Dämpfers bei kontinuierlichen Anregungen zu untersuchen.

Mechanisches System und Modellparameter

Versuchsaufbau

Videos	Description Beschreibung
AVI	Die Kontrollvorrichtung ist deaktiviert. Das Modell wird mit einer Anfangsverschiebung losgelassen. Die sich ergebenden Schwingungen weisen eine niedrige Dämpfung auf.
AVI	Die Kontrollvorrichtung ist aktiviert. Der Dämpfer fährt in eine Ausgangsposition. Das Modell wird mit der gleichen Anfangsverschiebung wie zuvor losgelassen. Die Regelung schaltet sich automatisch ein, und der aktive Dämpfer erhöht die Dämpfung erheblich. Sobald die Schwingungsamplituden ausreichend klein sind, fährt der Dämpfer zu seiner Ausgangsposition zurück und bleibt stehen.
AVI	Gleicher Test wie zuvor. Nachdem der Dämpfer angehalten hat, wird das Modell durch einen Impuls wieder zum Schwingen angeregt. Der Regelungsvorgang wiederholt sich.
AVI	Vergleich von ungeregeltem und geregeltem Versuch in einem geteilten Bild.
AVI	Geregelter Versuch wie zuvor. Sobald die Schwingungsamplituden verhältnismäßig klein sind, wird die Betriebsweise zu einer Schwenkbewegung gewechselt. Auf diese Weise ist es möglich, auch kleine Schwingungen zu dämpfen.