一种气浮式振动控制系统三支点气路平速优化分组技术的制作方法

本发明涉及一种气浮式振动控制系统三支点气路平速优化分组技术，属于建筑设计领域。

背景技术：

目前，气浮式振动控制系统中的空气弹簧，通常在同气源、多气管、非同速、不平速的供、放气方式下工作，且忽略气管长度和供、放气速度对气浮平台中空气弹簧工作状态的影响，导致传统气浮式振动控制系统在外界扰动下，体系趋于平衡状态缓慢，隔振效率低下，甚至会导致隔振体系完全失效。总结之，传统设计方法具有以下缺陷：

无法保证空气弹簧与台座接触面同时处于同一水平位置。空气弹簧群多气管的供、放气方式，无法保证每个空气弹簧在同一时间的充、放气状态相同，根据流体力学和空气弹簧计算力学特性，空气弹簧的升起状态和支撑力不尽相同，会引起空簧与台座接触面不在同一水平位置，由此会极大程度地影响气浮系统工作，降低隔振效率，甚至失效。

空气弹簧非平速工作。传统方法在设计气浮式振动控制系统时，其气路长度多是依据经验或者任意设计，这种做法会导致空气弹簧在有源泵的供、放气状态下，空气运动速度有快有慢，整体呈现非平速工作性态，导致支撑台座受力不均。

隔振效率低。多气管、非同速的供、放气方式，以及忽略气管长度对空气弹簧实际工作效率的影响，会导致每个空气弹簧在同一时刻的充、放气状态不同，因而，其对外界扰动的自适应程度也不尽相同，当弹簧群之间的自适应速度差别较大时，会导致振动控制体系隔振效率低下，甚至失效。

技术实现要素：

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种气浮式振动控制系统三支点气路平速优化分组技术，其可同时、同步对空气弹簧进行供、放气，提高隔振效率。

本发明的再一目的在于提供一种气浮式振动控制系统三支点气路平速优化分组技术，其解决了空气弹簧因充放气速度不均，导致支撑力严重不一的技术问题。

为了达到上述目的，本发明提供一种气浮式振动控制系统三支点气路平速优化分组技术，包括步骤：1)确定气源泵位置、确定空气弹簧数量N；2)将N个空气弹簧任意分为三组，其中，第一组弹簧中有N¹个弹簧，第二组弹簧中有N²个弹簧，第三组弹簧中有N³个弹簧；3)确定各弹簧和气路的布置并计算每一组弹簧与气源泵之间的总距离，第一组中每个弹簧距离气源泵分别为l₁₁、l₁₂、….l_1N1，第一组弹簧与气源泵之间的总距离为l¹＝l₁₁+l₁₂+….+l_1N1，第二组中每个弹簧距离气源泵分别为l₂₁、l₂₂、….l_2N2，第二组弹簧与气源泵之间的总距离为l²＝l₂₁+l₂₂+….+l_2N2，第三组中每个弹簧距离气源泵分别为l₃₁、l₃₂、….l_3N3，第三组弹簧与气源泵之间的总距离为l³＝l₃₁+l₃₂+….+l_3N3；4)确定最优分组，在给定数值范围内，对l₁₁、l₁₂、….l_1N1，l₂₁、l₂₂、….l_2N2，l₃₁、l₃₂、….l_3N3赋初值并进行遍历搜索，采用迭代法分别进行计算l¹、l²和l³；进一步计算理论误差f＝[l¹ -l²]²+[l¹ -l³]²+[l² -l³]²，若满足f≤[f]，其中[f]为设定误差，确定该分组为最优分组；若不满足f≤[f]，返回第2)步重新分组循环，直至满足f≤[f]，并确定最优分组；5)按照确定的最优分组对气浮式振动控制系统中的空气弹簧群进行分组并设置气路。

在根据本发明所述的气浮式振动控制系统中空气弹簧群的分组方法中，空气弹簧群的总数N≥16。

本发明的有益效果：

开展三支路管道长度最优设计，以使所有气路达到均匀、平速；实现的最优气浮式隔振平台，在外环境扰动下，三气路能够统一、同时、同步对空气弹簧进行供、放气，并使整体气浮系统快速达到平衡和稳定状态，从而实现优良的隔振性能。

(1)平衡状态最快速特性。本发明通过最优设计三支点气路，实现对所有空气弹簧的最快充、放气特性，以满足气浮式隔振系统最快到达稳定状态，该特性在大规模气浮平台系统中，特点、优势和重要性更加明显。

(2)工作状态最平速特性。本发明基于提出的最优设计三支点气路，使得分三组之后的空气弹簧群，能够在有源泵的供、放气过程中，能够实现最平速的效果，避免了空气弹簧因充放气速度不均，导致支撑力严重不一、控制性能差。

附图说明

图1是气浮式振动控制系统中空气弹簧群的分组方法的流程图。

具体实施方式

为使本的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图进行详细说明。

本发明提出一种针对空气弹簧群分组的三支点气路优化方案，该方案中提前设置气源泵位置，并且空气弹簧平速工作，即供气气速相同，通过设计的最优线路长度，以使振动控制系统在外界环境扰动下，能够最快速、最平速达到平衡状态，并实现良好的隔振特性。

本发明的气浮式振动控制系统中空气弹簧群的分组方法，包括步骤：

1)确定气源泵位置、确定空气弹簧数量N；其中N取值16为空气弹簧群的最小数量。本发明依据实际工程中空气弹簧群在支撑台座下的布置经验，提出N为16是空气弹簧群最小数量，即建议实际工程中进行大规模空气弹簧布置时，空气弹簧的数量在16个以上；

2)将N个弹簧分为3组，本发明根据气浮式振动控制系统最简单工作装置中的三支撑三支点气路方案，将其发展、延伸到空气弹簧群中，通过对空气弹簧群分成三组，即形成三支点气路；

其中第一组弹簧中设定有N¹个弹簧，第一组中每个弹簧距离气源泵分别为l₁₁、l₁₂、….l_1N1，第一组弹簧与气源泵之间的总距离为l¹＝l₁₁+l₁₂+….+l_1N1，对l₁₁、l₁₂、….l_1N1进行遍历搜索，l₁₁、l₁₂、l₁₃….l_1N1∈[l_min,l_max]，其中，l_min，l_max为根据工程实际需要和经验给定，分别对l₁₁、l₁₂、….l_1N1赋初值，采用迭代法进行计算l¹；

第二组弹簧中设定有N²个弹簧，第一组中每个弹簧距离气源泵分别为l₂₁、l₂₂、….l_2N2，第一组弹簧与气源泵之间的总距离为l²＝l₂₁+l₂₂+….+l_2N2，对l₂₁、l₂₂、….l_2N2进行遍历搜索，l₂₁、l₂₂、l₂₃….l_2N2∈[l_min,l_max]，其中，l_min，l_max为根据工程实际需要和经验给定，分别对l₂₁、l₂₂、….l_2N2赋初值，采用迭代法进行计算l²；

第三组弹簧中设定有N³个弹簧，第一组中每个弹簧距离气源泵分别为l₃₁、l₃₂、….l_3N3，第一组弹簧与气源泵之间的总距离为l³＝l₃₁+l₃₂+….+l_3N3，对l₃₁、l₃₂、….l_3N3进行遍历搜索，l₃₁、l₃₂、l₃₃….l_3N3∈[l_min,l_max]，其中，l_min，l_max为根据工程实际需要和经验给定，分别对l₃₁、l₃₂、….l_3N3赋初值，采用迭代法进行计算l³；

所谓遍历，是指沿着某条搜索路线，依次对树中每个结点均做一次且仅做一次访问；在数据结构中，就是要把某种数据结构中的所有节点都访问一遍。

迭代是数值分析中通过从一个初始估计出发寻找一系列近似解来解决问题的过程，是一种不断用变量的旧值递推新值的过程，为实现这一过程所使用的方法统称为迭代法。

3)计算理论误差f＝[l¹ -l²]²+[l¹ -l³]²+[l² -l³]²，若满足f≤[f]，确定最优线路；若不满足f≤[f]，返回第2)步循环进行，直至满足f≤[f]；[f]为给定值，根据实际工程拟定，如果该计算值小于等于设定误差[f]，则为最优气路，否则继续进行优化计算。

4)按照确定的最优线路对气浮式振动控制系统中的空气弹簧群进行分组。

实施例

如图1所示，l¹＝l₁₁+l₁₂+….+l_1N1、l²＝l₂₁+l₂₂+….+l_2N2、l³＝l₃₁+l₃₂+….+l_3N3。通过控制阀控制流速V¹、V²、V³，时间T¹＝l¹/V¹、T²＝l²/V²、T³＝l³/V³；T为max(T¹、T²、T³)，进一步地将最大值最小化，即需要缩短T的时间，亦即T为min[max(T¹、T²、T³)]，需要满足T¹＝T²＝T³，调节控制阀，使得流速V¹＝V²＝V³，因此l¹＝l²＝l³，进而计算f＝[l¹ -l²]²+[l¹ -l³]²+[l² -l³]²＝0，满足f≤[f]，确定最优气路，根据确定的最优气路对空气弹簧群进行分组。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。