[發(fā)明專利]一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410114300.2
• 申請(qǐng)日: 2014-03-25
• 公開（公告）號(hào): CN103867634A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 高強(qiáng);趙艷青;宋偉志;張猛;張多
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F15/02
• 分類號(hào): F16F15/02
• 代理公司: 西安恒泰知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61216
• 代理人: 李婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于吸振器領(lǐng)域，涉及吸振器的控制，具體涉及一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法。

背景技術(shù)

振動(dòng)是工業(yè)中的一種常見現(xiàn)象，當(dāng)機(jī)械系統(tǒng)所受外界激振頻率落在其共振區(qū)域時(shí)，將產(chǎn)生劇烈振動(dòng)。現(xiàn)把系統(tǒng)簡(jiǎn)化為一個(gè)受外界正弦激勵(lì)的單自由度系統(tǒng)，如圖1所示，其中m₁，k₁分別為系統(tǒng)質(zhì)量和剛度。我們可以通過(guò)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度，使系統(tǒng)固有頻率遠(yuǎn)離激振頻率，但是許多情況下，調(diào)節(jié)系統(tǒng)的質(zhì)量或剛度都是不允許的。此時(shí)可以在機(jī)械系統(tǒng)上安裝一個(gè)子系統(tǒng)，即動(dòng)力吸振器（dynamic?vibration?absorber，DVA），通過(guò)合適的參數(shù)設(shè)計(jì)減小主系統(tǒng)的振動(dòng)。主系統(tǒng)—?jiǎng)恿ξ衿飨到y(tǒng)如圖2所示。由于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，經(jīng)濟(jì)性好和性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，動(dòng)力吸振器在工程結(jié)構(gòu)、機(jī)械系統(tǒng)、建筑及橋梁等振動(dòng)控制中得到了廣泛應(yīng)用。

動(dòng)力吸振器在其有效減振頻帶內(nèi)可以大幅度的降低主系統(tǒng)振動(dòng)，但是其減振頻帶較窄，當(dāng)作用于主系統(tǒng)的激振頻率遠(yuǎn)離吸振器固有頻率時(shí)，其減振效果顯著變差。為了增強(qiáng)動(dòng)力吸振器的減振效果，自適應(yīng)動(dòng)力吸振器得到人們的廣泛關(guān)注。自適應(yīng)動(dòng)力吸振器包括頻率可調(diào)式動(dòng)力吸振器和阻尼可調(diào)式動(dòng)力吸振器，其中頻率可調(diào)式動(dòng)力吸振器可以通過(guò)改變其剛度或者質(zhì)量來(lái)實(shí)現(xiàn)。

針對(duì)頻率可調(diào)的情況，國(guó)內(nèi)外學(xué)者已研究開發(fā)了多種自適應(yīng)吸振器以及控制方法。中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)為CN101639109A）公開了一種固有頻率可調(diào)的吸振裝置及具有該吸振裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變吸振器質(zhì)量來(lái)改變其固有頻率，這種裝置只能應(yīng)對(duì)單一頻率激勵(lì)情況。

中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)為CN1948781A）公開了一種磁流變彈性體移頻式吸振器及控制方法，利用磁流變彈性體作為變剛度單元設(shè)計(jì)了一種自適應(yīng)吸振器以及控制方法，其自適應(yīng)吸振器工作原理為磁流變彈性體在變化磁場(chǎng)作用下，彈性模量發(fā)生改變，以此改變磁流變彈性體的剛度，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸振器固有頻率的調(diào)節(jié)。控制方法為首先測(cè)出吸振器固有頻率與控制電壓之間的關(guān)系；然后在工作過(guò)程中利用傳感器分別測(cè)出減振對(duì)象和吸振器系統(tǒng)的振動(dòng)信號(hào)的頻率，如果兩者頻率不同，則調(diào)整線圈上的電壓來(lái)改變吸振器執(zhí)行元件上的剛度，從而使吸振器固有頻率與減振對(duì)象的振動(dòng)頻率相同。利用該方法控制的吸振器，只能應(yīng)對(duì)單一激振頻率振動(dòng)，對(duì)于多頻率激勵(lì)情況則無(wú)能無(wú)力。

中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)為CN103423368A）公開了一種變質(zhì)量動(dòng)力吸振器控制方法，該控制方法可以拓寬吸振器有效減振頻帶，并且可以消除安裝吸振器后主系統(tǒng)出現(xiàn)共振的現(xiàn)象，使吸振器性能更加穩(wěn)定，但是這種變質(zhì)量吸振器以及控制方法依然是針對(duì)單一激振頻率情況。

Williams和Rustighi分別利用形狀記憶合金作為彈性元件設(shè)計(jì)了剛度可調(diào)式動(dòng)力吸振器，Williams還為其設(shè)計(jì)的動(dòng)力吸振器研發(fā)了一套控制方法，該方法是根據(jù)主系統(tǒng)振動(dòng)信號(hào)的相位信息來(lái)實(shí)施控制策略。該方法也是針對(duì)單頻率激勵(lì)情況。

頻率可調(diào)式動(dòng)力吸振器在主系統(tǒng)受到單一頻率激勵(lì)時(shí)能夠獲得顯著地減振效果，而現(xiàn)實(shí)中的激振頻率往往是復(fù)雜多變的，例如多頻率激勵(lì)、頻帶內(nèi)的連續(xù)頻率激勵(lì)等。為適應(yīng)激振頻帶不斷變化的最佳控制要求，變阻尼動(dòng)力吸振器成為當(dāng)務(wù)之急。中國(guó)發(fā)明專利（公布號(hào)為CN1485554A）公開了一種磁流變液阻尼式動(dòng)力吸振器，該吸振器是一種主動(dòng)式動(dòng)力吸振器，利用直流電機(jī)的運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)距離來(lái)改變慣性力和控制力頻率，利用磁流變液阻尼器來(lái)改變阻尼力。這種吸振器所需能量大，控制算法復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷與不足，本發(fā)明的目的在于,提供一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法，在激振頻帶不斷變化的情況下，為了使動(dòng)力吸振器獲得更加有效的減振效果，通過(guò)對(duì)動(dòng)力吸振器阻尼進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以使吸振器的減振效果達(dá)到最佳。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)任務(wù)，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法，該方法具體按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一，確定動(dòng)力吸振器與主系統(tǒng)的質(zhì)量比μ：

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