[發(fā)明專利]一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)

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• 申請日: 2022-04-17
• 公開（公告）號: CN114775336A
• 公開（公告）日: 2022-07-22
• 發(fā)明（設計）人: 劉彥琦;王友會;周愛東;宋春芳;馮青松;江偉;張厚貴
• 申請（專利權）人: 北京市勞動保護科學研究所;江南大學;無錫潤揚車輛配件制造有限公司;華東交通大學
• 主分類號: E01B1/00
• 分類號: E01B1/00;E01B19/00;F16F9/53;F16F15/02;F16F15/027;G05B11/42
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1.一種磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)其特征在于：包括準零剛度浮置板結構、磁流變阻尼器以及半主動控制系統(tǒng)；所述準零剛度浮置板結構由豎直鋼彈簧正剛度機構與水平螺旋彈簧負剛度機構并聯(lián)構成，通過正負剛度并聯(lián)使得浮置板系統(tǒng)整體動剛度趨于零，在保證浮置板系統(tǒng)承載能力的同時可有效隔離低頻振動；所述半主動控制系統(tǒng)根據(jù)浮置板振動控制磁流變阻尼器輸出阻尼力，實現(xiàn)準零剛度浮置板振動自適應控制。

2.根據(jù)權利要求1所述的磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)，其特征在于：所述準零剛度浮置板結構主要包括：側板（1）、外套筒（2）、水平螺旋彈簧（3）、內(nèi)套筒（4）、頂蓋（6）、豎直鋼彈簧（7）、底座（10）、浮置板道床（11）、套筒（15）；其中所述頂蓋（6）、豎直鋼彈簧（7）、底座（10）、套筒（15）構成正剛度機構，所述外套筒（2）、水平螺旋彈簧（3）、內(nèi)套筒（4）構成負剛度機構；通過正剛度機構與負剛度機構并聯(lián)，使得隔振系統(tǒng)整體具有準零剛度特性；所述側板（1）關于浮置板道床（11）對稱布置于浮置板道床（11）兩側；所述側板（1）底部與基底（16）固定連接，上端通過雙耳型鉸鏈座（5）與外套筒（2）鉸接；所述水平螺旋彈簧（3）安裝在外套筒（2）與內(nèi)套筒（4）之間；所述內(nèi)套筒（4）通過雙耳型鉸鏈座（5）與浮置板道床（11）鉸接；所述浮置板道床（11）上均勻布置有預留安裝孔；固定套筒（9）澆筑于預留安裝孔內(nèi)；在鋼彈簧隔振器上方與支承擋板（12）之間設有調(diào)整墊板（14），以調(diào)節(jié)所述整浮置板道床（11）與基底（16）之間的距離；支承擋板（12）抵接在調(diào)整墊板（14）上端面且外周側與固定套筒（9）內(nèi)壁卡接；預留安裝孔上方設有絕緣蓋板（13）。

3.根據(jù)權利要求1所述的磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)，其特征在于：所述磁流變阻尼器（8）與豎直鋼彈簧（7）以及套筒（4）同軸安裝于正剛度機構內(nèi)部，并且豎直鋼彈簧（7）底部套設在底座（16），豎直鋼彈簧（7）頂部與頂蓋（6）接觸；所述磁流變阻尼器（8）活動端與套筒（15）底部的底座（10）固定連接，其另一端與頂蓋（6）固定連接。

4.根據(jù)權利要求1所述的磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)，其特征在于：半主動控制系統(tǒng)可根據(jù)浮置板振動信號自適應控制磁流變阻尼器輸出阻尼力，主要包括位移、速度傳感器、可控恒流電源、信號調(diào)理轉換器以及自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)-PID控制器；所述位移、速度傳感器布置在浮置板道床下方以采集浮置板道床的位移與速度信號，并通過模擬輸入模塊與自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)-PID控制器的信號輸入端連接；所述自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)-PID控制器的信號輸出端經(jīng)模擬輸出模塊與可控恒流電源的信號輸入端連接；所述可控恒流電源的輸出端與所述磁流變阻尼器的電源輸入端連接；所述自適應神經(jīng)模糊推理系統(tǒng)-PID控制器根據(jù)準零剛度浮置板道床上的傳感器所采集的速度、位移信號，將速度與期望參考值的誤差以及誤差變化率作為輸入，通過模糊化模塊、BP算法+最小二乘法模塊以及神經(jīng)網(wǎng)絡模塊實時調(diào)節(jié)PID控制器的比例系數(shù)、積分系數(shù)、微分系數(shù)，計算輸出磁流變阻尼器的最佳電流信號，對可控恒流電源進行控制，向磁流變阻尼器輸出最佳電流，改變磁流變阻尼器內(nèi)部勵磁電流，進而控制磁流變阻尼器輸出最佳阻尼力，實現(xiàn)準零剛度浮置板道床寬頻帶自適應隔振。

5.根據(jù)權利要求1所述的磁流變阻尼自適應半主動控制的準零剛度浮置板道床系統(tǒng)，其特征在于：準零剛度浮置板道床系統(tǒng)通過正負剛度并聯(lián)的原理進行設計，具有高靜剛度、低動剛度特性，系統(tǒng)在平衡位置附近實現(xiàn)準零剛度，有效降低系統(tǒng)隔振起始頻率，保證浮置板道床承載能力的同時實現(xiàn)低頻隔振；另外，采用磁流變阻尼器代替?zhèn)鹘y(tǒng)鋼彈簧隔振器內(nèi)部的粘滯阻尼材料，利用半主動控制系統(tǒng)實現(xiàn)其輸出阻尼力隨浮置板振動實時調(diào)節(jié)，達到準零剛度浮置板道床寬頻帶自適應隔振的目的。