[發(fā)明專利]一種變頻振動自學(xué)習(xí)快速調(diào)諧吸振系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110507042.4
• 申請日: 2021-05-10
• 公開（公告）號: CN113048183B
• 公開（公告）日: 2022-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王熙;王第達(dá);高宏力
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: F16F15/00
• 分類號: F16F15/00;F16F15/02;F16F15/03
• 代理公司: 蘇州和氏璧知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32390
• 代理人: 李曉星

本發(fā)明公開了一種變頻振動自學(xué)習(xí)快速調(diào)諧吸振系統(tǒng)，包含被控振動初級系統(tǒng)、剛度阻尼可調(diào)諧電磁吸振和強(qiáng)化學(xué)習(xí)快速調(diào)諧控制系統(tǒng)；其中剛度阻尼可調(diào)諧電磁吸振包含永磁振子、剛度控制電磁線圈、導(dǎo)電銅片、阻尼控制電磁線圈和固定外框架；強(qiáng)化學(xué)習(xí)快速調(diào)諧控制系統(tǒng)包含強(qiáng)化學(xué)習(xí)模塊、耦合動力學(xué)模塊和頻率辨識模塊。本發(fā)明將強(qiáng)化學(xué)習(xí)植入吸振器的控制系統(tǒng)，通過使吸振與外部振動環(huán)境進(jìn)行交互不斷累計學(xué)習(xí)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)完成后的吸振能快速調(diào)諧至最優(yōu)狀態(tài)并完成對初級振動系統(tǒng)的振動抑制。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及振動抑制技術(shù)領(lǐng)域，具體為一種變頻振動自學(xué)習(xí)快速調(diào)諧吸振系統(tǒng)。

背景技術(shù)

動力吸振器最早出現(xiàn)于1909年，與隔振器相比，動力吸振器的優(yōu)點在于其可以實現(xiàn)小型輕量化設(shè)計、對被控對象原結(jié)構(gòu)破壞小、而同時又具有杰出的制振性能，其在機(jī)械振動抑制、建筑制振等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用范圍。動力吸振器是廣泛應(yīng)用于工程實踐中的一種減振技術(shù)。其通過在被控主振系的特定部位附加一個具有質(zhì)量和剛度的子系統(tǒng)即動力吸振器，通過合理地選擇動力吸振器的動力參數(shù)、結(jié)構(gòu)形式及與主振系的耦合關(guān)系，從而改變主振系的振動狀態(tài)，使能量重新分配，即將主振系上的振動能量轉(zhuǎn)移到動力吸振器上，從而減少或消除主振系的振動。對于通常可以簡化為單自由度質(zhì)量彈簧系統(tǒng)的動力吸振器而言，就是要將附加子系統(tǒng)的質(zhì)量和剛度調(diào)諧至其固有頻率與主振系激勵頻率相同，從而引起動力吸振器發(fā)生反共振，使被控主振系的振動能量最大程度地輸入到動力吸振器上，達(dá)到對被控主振系減振的目的。由于動力吸振器結(jié)構(gòu)簡單、減振效果明顯、易于實施，因此在工程實踐中得到了廣泛應(yīng)用。

動力吸振器最早的工程應(yīng)用見于1909年Frahm在德國郵船上安裝的防振水箱，但是當(dāng)時并沒有明確它的基本構(gòu)造和原理。1928年J.Ormondroyd和Den Hartog通過對單自由度振動系統(tǒng)的研究，提出了利用動力吸振器的阻尼作用降低主振動系統(tǒng)振幅的動力吸振器設(shè)計思想，確定了最優(yōu)阻尼的存在，建立了動力調(diào)諧原理。在此基礎(chǔ)上，Hahnkamm利用振幅曲線上存在兩個不受阻尼大小影響的定點現(xiàn)象，推導(dǎo)出了動力吸振器的最優(yōu)同調(diào)頻率。隨后，Brock于1946年推導(dǎo)出了最優(yōu)阻尼的關(guān)系，形成了完整的關(guān)于傳統(tǒng)的動力吸振器的理論體系。從上世紀(jì)中后期開始，人們的研究重點主要是在傳統(tǒng)吸振器的基礎(chǔ)上，通過改變結(jié)構(gòu)特點、利用特殊材料等來不斷尋求適合當(dāng)今技術(shù)發(fā)展要求的動力吸振技術(shù)。比如，多重動力吸振器、利用記憶合金和磁流變體等智能材料設(shè)計的新型吸振器。

從技術(shù)特點上來看，可以將動力吸振器分為被動吸振器，半主動吸振器和主動吸振器。傳統(tǒng)來講，我們用來抑制振動的方法主要是被動式吸振器，被動吸振器的各項參數(shù)設(shè)定后就不再改變，因此主要適用于對單一激勵頻率進(jìn)行振動抑制，其結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定，但控制頻率范圍太窄。主動吸振器的最大特點是根據(jù)被控對象的實際振動情況，對被控對象產(chǎn)生一個反相作動力，抵消原振動，實現(xiàn)減振目標(biāo)，其控制精度和減振效果最好，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜且能耗較高，而且對控制系統(tǒng)的要求非常高，因此主要被應(yīng)用于光學(xué)設(shè)計或精密加工等對減振效果要求很高的領(lǐng)域。半主動吸振器也稱為自調(diào)諧吸振器，它的某些參數(shù)（頻率、阻尼和質(zhì)量）可在線改變，因此其能夠針對變化的激勵頻率進(jìn)行減振，寬頻減振效果較被動吸振器有很大提高。半主動吸振器介于前兩者之間，其減振效果接近主動吸振器，而且結(jié)構(gòu)相對簡單、控制方便、耗能較少，因此更具有應(yīng)用前景。

現(xiàn)有技術(shù)中已有的半主動吸振器的調(diào)諧速度較慢，很難滿足實時調(diào)諧的要求，對變頻振動的抑制效果不夠理想。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述情況，為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種變頻振動自學(xué)習(xí)快速調(diào)諧吸振系統(tǒng)，本發(fā)明將強(qiáng)化學(xué)習(xí)植入吸振器的控制系統(tǒng)，通過使吸振與外部振動環(huán)境進(jìn)行交互不斷累計學(xué)習(xí)經(jīng)驗，學(xué)習(xí)完成后的吸振能快速調(diào)諧至最優(yōu)狀態(tài)并完成對初級振動系統(tǒng)的振動抑制。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種變頻振動自學(xué)習(xí)快速調(diào)諧吸振系統(tǒng)，包括被控振動初級系統(tǒng)、剛度阻尼可調(diào)諧電磁吸振和強(qiáng)化學(xué)習(xí)快速調(diào)諧控制系統(tǒng)；

所述剛度阻尼可調(diào)諧電磁吸振包含永磁振子、剛度控制電磁線圈、導(dǎo)電銅片、阻尼控制電磁線圈和固定外框架；