一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法，通過確定質(zhì)量比，求出動(dòng)力吸振器的最優(yōu)阻尼比，得出最優(yōu)阻尼，選取阻尼器，計(jì)算變阻尼動(dòng)力吸振器的最大阻尼比和最小阻尼比，求出不動(dòng)點(diǎn)S和不動(dòng)點(diǎn)T所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比，安裝傳感器采集信號(hào)，求得最大強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比λmax和最小強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比λmin，當(dāng)最大強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比λmax小于等于λS或者λmin大于等于λT時(shí)，吸振器阻尼選取最大值ξmax；當(dāng)最大和最小強(qiáng)迫振動(dòng)頻率比都大于λS且小于λT時(shí)，吸振器阻尼選取最小值ξmin；其他條件下選用最優(yōu)阻尼ξopt。本發(fā)明通過調(diào)節(jié)動(dòng)力吸振器阻尼，可以在整個(gè)強(qiáng)迫振動(dòng)比范圍內(nèi)進(jìn)一步衰減主系統(tǒng)振動(dòng)。本發(fā)明的控制方法減振效果明顯、簡(jiǎn)單可行、穩(wěn)定性好。
【專利說明】—種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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)?，F(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II^k1分別為系統(tǒng)質(zhì)量和剛度。我們可以通過調(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),通過合適的參數(shù)設(shè)計(jì)減小主系統(tǒng)的振動(dòng)。主系統(tǒng)一動(dòng)力吸振器系統(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。
[0003]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)力吸振器可以通過改變其剛度或者質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。
[0004]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)，通過改變吸振器質(zhì)量來改變其固有頻率，這種裝置只能應(yīng)對(duì)單一頻率激勵(lì)情況。
`[0005]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)?？刂品椒槭紫葴y(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)情況則無能無力。
[0006]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。
[0007]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)的相位信息來實(shí)施控制策略。該方法也是針對(duì)單頻率激勵(lì)情況。
[0008]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)距離來改變慣性力和控制力頻率，利用磁流變液阻尼器來改變阻尼力。這種吸振器所需能量大，控制算法復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]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。
[0010]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):
[0011]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:
[0012]步驟一，確定動(dòng)力吸振器與主系統(tǒng)的質(zhì)量比μ:
[0013]
【權(quán)利要求】
1.一種變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法，其特征在于: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:
2.如權(quán)利要求1所述的變阻尼動(dòng)力吸振器的控制方法，其特征在于:步驟五中所述的傳感器為加速度傳感器。
【文檔編號(hào)】F16F15/02GK103867634SQ201410114300
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2014年3月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月25日
【發(fā)明者】高強(qiáng), 趙艷青, 宋偉志, 張猛, 張多 申請(qǐng)人:長(zhǎng)安大學(xué)