[發明專利]一種振動自動控制裝置

有效

• 申請號: 201010275921.0
• 申請日: 2010-09-07
• 公開（公告）號: CN101963815A
• 公開（公告）日: 2011-02-02
• 發明（設計）人: 高丙團;黃學良
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

技術領域

本發明屬于振動控制領域，具體涉及一種振動自動控制裝置。

背景技術

振動可分為有害振動和有益振動。人們期望物體的有益的振動能夠發生，因此設計了各種不同的振動發生裝置用來使得物體自身產生振動或引起其它物體發生振動，如六自由度振動模擬平臺；對于有害的物體的振動人們則盡量避免它的發生，并想辦法抑制和消除可能或已經發生的有害振動，如防止建筑物在風載荷或地震的作用下發生振動或倒塌現象。我們所討論的振動控制是指，對系統的動態響應及振動不穩定性加以控制，使系統的振動水平處在可以接受的范圍，即抑制或消除有害振動。

對于有害振動的控制技術按照是否需要外部能源和激勵以及結構反應的信號，可分為被動控制(Passive?Control)、主動控制(Active?Control)、混合控制(Hybrid?Control)和半主動控制(Semi-active?Control)四種。其中被動控制是無外加能源的控制，其控制力是控制裝置隨結構一起振動變形，因控制裝置本身的運動而被動產生的。它是現今實際運用較多的方法，應用較為廣泛。主動控制是有外加能源的控制，其控制力是控制裝置按某種控制策略，由外加能源主動施加的。其裝置主要由傳感器、控制器、驅動器三個部分組成，這種方法目前在建筑結構上應用較少。半主動控制是一種有少量外加能源的控制，其控制力也是因控制裝置本身的運動而被動產生的，但在控制過程中控制機構能由外加能源主動調整本身的參數，從而起到調節控制力的作用。混合控制是主動控制和被動控制兩者結合形成的控制方案，其發展依賴于被動控制和主動控制的協調發展程度，目前在理論與實踐上還需加強研究。美日兩國的研究工作居于世界領先地位，相對而言美國的理論研究較為突出，而日本則更注重于實驗及工程應用。我國的振動控制雖起步較晚，但已經在土木工程界得到了廣泛的重視，現已就各種控制手段、控制機構進行了大量的理論和實驗研究，并已有一些成果用于工程實踐。

主動控制通常包括兩類基本控制方式：開環控制和閉環控制。開環控制方法是直接對系統擾動輸入進行量測，根據系統擾動輸入的情況綜合出控制律。開環控制的在線計算量較小，對系統元件的精度要求較高，抗干擾力差。主動閉環控制法是通過適當的系統狀態反饋或輸出反饋，產生一定的控制作用，從而控制結構的振動。閉環控制的在線計算量較大，但具有較高的抗干擾的能力，對控制元件的要求也不高，而且能保持連續地對較高控制效果進行監測。目前對主動控制的研究多集中在理論領域，提出了相當多的控制算法。

圖4是現有的典型主動振動控制技術示意圖，外激勵作用于結構，使得結構發生響應，通過傳感器分別采集外激勵和響應輸送給控制器，控制器控制作動器進行結構的振動控制，這在實際實現過程中花費較大、難以維護，同時存在由于遠程信號的采集存在信號延時從而影響控制質量等問題，有必要發明一種不需要進行遠程檢測振動信號就可以實現物體振動抑制的自動控制裝置。

發明內容

發明目的：本發明的目的在于克服現有主動振動控制技術中的不足，提供了一種不需要采集物體振動信號就可以實現物體振動的自動控制裝置。

技術方案：本發明所述的振動自動控制裝置，包括固定基座、具有兩個自由度的振動結構、具有一個自由度的旋轉運動機構及其驅動單元和所述旋轉運動機構的控制系統；所述旋轉運動機構及其驅動單元固定安裝在所述振動結構上；所述的固定基座可以指大地，例如建筑物的固定基座就是大地；所述固定基座也可以指相對于大地靜止的其它固定載體，如實驗平臺的固定基座可以是一張結實的桌子；所述兩個自由度的振動結構一般情況下是指一個在水平面內振動的物體，如水平振動的建筑物，該物體的振動可根據一定坐標表示成兩個自由度的直線振動運動；所述兩個自由度的振動結構也可以是特制的結構。

所述具有兩個自由度的振動結構，其兩個自由度的直線振動平行于所述固定基座平面，且兩個自由度的振動方向相互垂直；所述具有一個自由度的旋轉轉動機構在無外部激勵的情況下，其旋轉平面也平行于所述固定基座平面。

所述具有一個自由度的旋轉運動機構及其驅動單元包括旋轉激勵輸出裝置、連桿和配置質量塊，所述旋轉激勵輸出裝置即為驅動質量塊沿圓周運動的作動器，其輸出軸通過所述連桿與所述配置質量塊連接；所述旋轉運動機構的控制系統包括檢測所述配置質量塊在圓周上的位置及沿圓周做旋轉運動速度的傳感器(如旋轉編碼器)和控制器，傳感器對配置質量塊的位置的實時檢測可作為控制系統的唯一反饋信號，對于質量塊沿圓周運動的速度可基于該檢測信號和采樣頻率計算求得。

所述旋轉激勵輸出裝置可以為電力驅動裝置或液壓驅動裝置。