[實用新型]自走式全方向轉動慣量驅動控制系統

有效

• 申請號: 201920180964.7
• 申請日: 2019-02-01
• 公開（公告）號: CN209568566U
• 公開（公告）日: 2019-11-01
• 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: E04B1/98
• 分類號: E04B1/98;E04H9/02
• 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，公開了一種自走式全方向轉動慣量驅動控制系統，其包括主動出力單元、轉向爬升單元和裝置管腔；主動出力單元包括驅動器、編碼器、變速器和轉動慣量輪，轉向爬升單元包括設置在裝置管腔內的轉向單元和爬升單元，轉向單元包括轉向輪、轉向傳動軸、轉向支架、轉向驅動器和定位彈簧，爬升單元包括爬升輪、爬升傳動軸、爬升支架、爬升驅動器和定位彈簧。本實用新型中轉動慣量輪的轉動以及整個控制系統的方向和豎向位置可以自動調節，調節精度高，調節范圍廣，系統應用范圍大，本實用新型具有更大的魯棒性，控制效果不會因結構形式改變以及外部荷載作用的改變而受到較大影響。

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，涉及一種自走式全方向轉動慣量驅動控制系統。

背景技術

近年來，高速公路、鐵路、橋梁、高層建筑、大跨度空間結構等不斷興建，海洋平臺、宇宙空間站等結構也迅速發展。這些工程設施、結構在使用過程中往往會在外部荷載的作用下產生振動，嚴重的會產生搖擺，甚至發生破壞。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，恰當地安裝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)由于在扭轉擺動中需要提供向心力而大大減弱控制效果甚至完全失去作用，因此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；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。

總體來講，現有的結構振動控制系統主要具有以下不足：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；第二，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；第三，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；第四，主動轉動慣量驅動控制裝置僅可適用于控制轉動慣量輪所在平面內的擺振運動，當產生平面外的擺振運動或產生平面外可簡化為扭轉的運動時，系統控制效率會大大降低甚至會失效。

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以上問題提供一種自走式全方向轉動慣量驅動控制系統。

為了實現上述目的，本實用新型的自走式全方向轉動慣量驅動控制系統包括主動出力單元、轉向爬升單元和裝置管腔，被控結構貫穿裝置管腔；

主動出力單元包括驅動器、編碼器、變速器和轉動慣量輪；驅動器、編碼器和變速器均同軸設置在裝置管腔內，驅動器一端安裝有編碼器，另一端與變速器連接，驅動器的驅動軸穿過變速器與轉動慣量輪的中心處垂直固定；

轉向爬升單元包括設置在裝置管腔內的轉向單元和爬升單元；

轉向單元包括轉向輪、轉向傳動軸、轉向支架、轉向驅動器和定位彈簧；