[實用新型]板梁結構振動的主動電磁控制系統

有效

• 申請號: 201320249152.6
• 申請日: 2013-05-09
• 公開（公告）號: CN203272588U
• 公開（公告）日: 2013-11-06
• 發明（設計）人: 梁森;王常松
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F16F15/03
• 分類號: F16F15/03
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 劉乃東

技術領域

本實用新型涉及機械振動及噪聲控制技術領域，尤其涉及一種板梁結構振動的主動電磁控制系統。

背景技術

任何一個機械系統受到動態激勵或干擾時，都會產生響應，表現為結構的振動和噪聲，這不僅會降低機械系統的性能，而且會危害人類健康，隨著航空航天、精密機械、微納米技術等領域的發展，對結構振動的抑制成為各種系統設計的一個重要研究課題。然而，現有技術中大多數是采用附加阻尼和壓電智能結構的方法進行控制，其存在以下不足：

1）由于設備的運行負荷、運行條件等經常發生變化，引起的振動劇烈程度也在發生變化，而普通的附加阻尼結構一旦制作安裝好，其阻尼系數的大小就不可改變，當機械系統運行環境發生變化，特別是共振時，其本身不具備增加阻尼的能力。

2）對壓電智能結構，由于現有的壓電作動器對振動結構作用力的大小有限，往往會影響控制效果。

本實用新型采用電磁鐵的磁極極性和磁場強度大小變化來控制板梁結構的振動，適合剛度較大板梁結構振動的控制。

發明內容

本實用新型就是為了解決現有技術存在的不足，提供一種板梁結構振動的主動電磁控制系統；包括不帶阻尼材料層的主動電磁控制系統、和帶阻尼材料層的主動電磁阻尼控制系統，實現對板梁結構的振動進行控制，以減少機械系統因振動引起的損壞，保持設備的精度和工作可靠性，延長設備的使用壽命，抑制結構對環境產生的噪聲污染、保證操作人員的身心健康。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

一種板梁結構振動的主動電磁控制系統，所述系統包括機械部分和控制部分，所述機械部分包括非鐵磁性物質制成的墻壁、板梁結構、電磁鐵，所述板梁結構的一端與非鐵磁性物質制成的墻壁連接，板梁結構上設有位移傳感器，所述電磁鐵包括電磁鐵A、電磁鐵B、電磁鐵C、電磁鐵D，其中電磁鐵A、電磁鐵C設于非鐵磁性物質制成的墻壁內，所述電磁鐵B、電磁鐵D設于板梁結構的兩側，所述電磁鐵A、電磁鐵B、電磁鐵D的線圈纏繞方向相同，電磁鐵C線圈纏繞方向與電磁鐵A、電磁鐵B、電磁鐵D纏繞方向相反，電磁鐵A與電磁鐵D通過導線串接在一起，電磁鐵B和電磁鐵C通過導線串接在一起；所述電磁鐵A與電磁鐵B的中心線共線，電磁鐵C與電磁鐵D的中心線共線；所述控制部分包括計算機、功率放大器、整流電路，所述計算機與位移傳感器連接，功率放大器輸入端與計算機連接，功率放大器輸出端的其中一路經不帶濾波器的橋式整流電路與電磁鐵A、電磁鐵D連接，另一路直接與電磁鐵B、電磁鐵C連接。功率放大器將來自計算機的控制信號放大到設定的倍數，使電磁鐵之間產生的作用力足夠大以克服板梁的振動，所述驅動電路在功率放大器輸出端分為兩路，一路經不帶濾波器的橋式整流電路與電磁鐵A、D連接，另一路直接與電磁鐵B、C連接。

所述電磁鐵A、電磁鐵C以板梁結構4的中心平面為對稱面、對稱地設于非鐵磁性物質制成的墻壁內，所述電磁鐵B、電磁鐵D對稱地設于板梁結構的兩側，所述電磁鐵A與電磁鐵B的中心線共線，電磁鐵C與電磁鐵D的中心線共線。

在振動板梁的上下兩側設有阻尼材料層，所述阻尼材料層外面設有約束層，所述電磁鐵B、電磁鐵D設于約束層外面、并靠近墻壁的一端。

位移傳感器設于板梁結構上側或下側，位移傳感器設于遠離非鐵磁性物質制成墻壁的一端。當板梁結構向下彎曲振動時位移傳感器檢測到的位移為正值；當板梁結構向上彎曲振動時位移傳感器檢測到的位移為負值。位移傳感器通過信號線與控制系統計算機連接，計算機通過功率放大器與電磁鐵連接，其中功率放大器輸出端分為兩路，一路通過不帶濾波器的橋式全波整流電路與電磁鐵A和電磁鐵D連接，這樣即使功率放大器輸出電流方向變化，通過電磁鐵A和電磁鐵D的電流方向不變，也就是磁極極性總是不變，但其磁場強度可以通過調整電流大小來控制；另一路直接與電磁鐵B和電磁鐵C連接，這樣B和C的磁極極性和磁場強度大小都可以控制。

所述間接控制結構阻尼材料可采用丁基橡膠、氯丁橡膠、丁腈橡膠的任意一種，高溫環境可以使用硅橡膠。