[實用新型]自供能式主被動復合轉動慣量驅動控制系統

有效

• 申請號: 201920180798.0
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN209511005U
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發明（設計）人: 張春巍;王昊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: F16F15/173
• 分類號: F16F15/173
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海;趙偉敏

本實用新型涉及系統中振動的抑制領域，公開了一種自供能式主被動復合轉動慣量驅動控制系統，其包括主動出力模塊和被動出力模塊，主動出力模塊包括驅動器、編碼器、變速器和主動轉動慣量圓盤；被動出力模塊包括扭轉變阻尼箱、發電機、儲能單元和被動轉動慣量圓盤；主動轉動慣量圓盤和被動轉動慣量圓盤之間設置有系統管腔，主動出力模塊和被動出力模塊沿系統管腔中心對稱分布。本實用新型的控制系統采用自供能技術，可以實現主動模塊與被動模塊的協同作用，且不需要依賴外部能量；本實用新型的控制系統可以實現主、被動復合控制，能夠實現復雜條件下的振動控制，與主動控制相比，結合被動控制技術，穩定性更好。

技術領域

本實用新型涉及系統中振動的抑制領域，具體而言，涉及一種自供能式主被動復合轉動慣量驅動控制系統。

背景技術

振動是生活中常見的一種現象，工程設施、結構在使用過程中往往會由于外部荷載的作用產生振動，嚴重的產生搖擺，甚至破壞。為了解決由結構物振動引起的各種問題，振動控制技術應運而生。

結構振動控制技術主要分為以下四個方面：主動控制、被動控制、半主動控制以及混合控制。對于各種工程結構，恰當地安全振動控制系統能夠有效地減輕結構的動力響應，減輕結構的破壞或者疲勞損傷。

結構的運動通常由平動以及扭轉擺動組合而成。研究表明由于平動調諧質量阻尼器(英文名Tuned Mass Damper，TMD)、主動質量阻尼器/主動扭矩輸出裝置(英文名ActiveMass Damper/Driver，AMD)在扭轉擺動中由于需要提供向心力導致控制效果大大減弱甚至完全失去作用，對回轉擺振控制幾乎無效。然而具有回轉擺振運動特性的結構運動形式極為常見，如：懸吊結構(吊鉤、吊車等)的擺動；不規則建筑在風荷載作用下的扭轉擺振；海洋平臺在海浪、風、冰等耦合作用下的扭轉擺振等；宇宙飛船、空間結構在運行過程中，由于自身姿勢調整以及太陽能帆板打開引起的扭轉擺振運動；高速鐵路機車，由于微小激勵引起的車身的扭轉擺振運動等。因此需要一種特殊的控制系統，使其可以自動克服(或擺脫)重力場對控制系統自身的影響(離心力作用)，或者使控制系統自身的工作/運動規律與重力場解耦，系統自振不受重力影響，從而發揮控制系統有效控制作用。

主動控制技術因其具備控制效果好、魯棒性好等優點，近年來發展迅速。但是，在技術的研究和實踐過程中，人們發現由于主動控制裝置需要外部能源來驅動工作，在工程結構遭到破壞時，能源的供應被意外切斷會導致主動控制裝置的完全失效。

綜上，結構振動控制系統具有不可或缺的作用，但是現有的結構振動控制系統具有以下幾方面的不足：第一，平動TMD控制裝置只能控制結構的平動運動而對回轉擺振控制無效，平動AMD控制裝置雖然可以控制回轉擺振，但是控制效率極低，無法滿足使用要求；第二，被動轉動慣量調諧阻尼器對回轉擺振運動控制有效，但是其需要針對結構自身進行復雜的調頻，對某些復雜結構控制效率較低，效果不佳，存在魯棒性低，可控性低，適用范圍小等缺點；第三，控制系統適用范圍小，控制力輸出有限，控制效果有限，且控制系統能源利用率無法保證，無法滿足經濟性的需求；第四，主動(轉動)控制裝置雖然能解決上述三方面問題，但是，存在意外能源切斷控制系統完全失效的風險。

本實用新型就是在這樣的背景下產生的。

實用新型內容

本實用新型的主要目的在于針對上述問題提供一種自供能式的主被動復合的轉動慣量驅動控制系統。

為了實現上述目的，本實用新型的自供能式主被動復合轉動慣量驅動控制系統，包括主動出力模塊和被動出力模塊，主動出力模塊包括驅動器、編碼器、變速器和主動轉動慣量圓盤；被動出力模塊包括扭轉變阻尼箱、發電機、儲能單元和被動轉動慣量圓盤；

主動轉動慣量圓盤和被動轉動慣量圓盤之間設置有系統管腔，主動出力模塊和被動出力模塊沿系統管腔中心對稱分布；