专利名称：基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法
技术领域：
本发明涉及一种地铁轨道隔振技术领域，特别是一种基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器优化方法。
背景技术：
浮置板轨道是目前效果最好的地铁轨道振动隔离方式，常被用于科研院所、医院等特殊地段的隔减振。目前，浮置板轨道系统采用的是橡胶、钢弹簧等被动隔振器支撑方式，由于受固有频率(10-15HZ左右)的限制，它对小于15Hz的低频振动隔离往往无能为力，而这些低频振动却会对人体和精密仪器产生很大不良影响，目前设法抑制地铁轨道的低频振动已成为浮置板轨道隔振降噪领域的一大难题；同时，受隔振器材料特性限制，目前 在浮置板轨道隔振器设计中只能依靠理论估计或采用“被动”逐次匹配实验方式，来获取特定激振下被动隔振器的刚度、阻尼值，无法在较宽频激振下实现轨道隔振器参数的在线自寻优及匹配，这增加了多隔振器组的设计成本和难度。近年来，磁流变功能材料的出现为实现地铁轨道振动的半主动隔离提供了可能，其中磁流变弹性体在磁场作用下其弹性、能量耗散性等能够产生很大的变化，磁流变脂在磁场作用下其粘度会发生变化。基于可调刚度阻尼的地铁轨道隔振器参数优化方法，是轨道振动隔离领域今后发展的一个重要技术方向。
发明内容
本发明的目的就是提供一种基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，它可以计算得到隔振器的最优刚度和阻尼值，通过调节电流大小来调节隔振器的刚度和阻尼值，达到减振的效果。本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有四个作为短型浮置板轨道四个支承的半主动隔振器、一个设置在短型浮置板中心的加速度传感器和四个分别设置在短型浮置板四角的位移传感器，半主动隔振器包括有一个用于调节阻尼c的磁流变脂阻尼器和一个用于调节刚度k的磁流变弹性体，阻尼器和弹性体并联在一起，具体参数优化方法如下
1)通过加度传感器采集短型浮置板的中心垂向加速度，通过位移传感器采集短型浮置板四个顶角的垂向振动位移；
2)根据短型浮置板的中心垂向加速度计算出轨道垂向激振力F(t)，根据短型浮置板四个顶角的垂向振动位移计算出纵横摇位移；
3)在预设的短型浮置板振动中低频率段内，找出最大垂向激振力，以降低短型浮置板轨道垂向振动力传递率为优化目标，运用粒子群算法计算匹配出各半主动隔振器的刚度和阻尼最优值；
4)根据步骤2)中计算出的短型浮置板的纵横摇位移，建立可兼顾抑制纵横摇的各半主动隔振器的刚度和阻尼的模糊推理规则，优化半主动隔振器的刚度和阻尼值，得到最优刚度和阻尼值；
5)根据半主动隔振器的输入输出特性，计算并调节半主动隔振器达到步骤4)中计算出的最优刚度和阻尼值所需的驱动电流值，并调节阻尼器和弹性体的驱动电流。进一步，步骤2)中计算轨道垂向激振力和纵横摇位移的具体方法为根据短型浮置板轨道表面中心的垂向振动加速度，结合浮置板轨道质量，计算分析出该轨道受到的垂向激振力的幅值和频率点；根据短型浮置板轨道四个顶角的垂向位移，结合浮置板尺寸和各隔振器的分布位置，计算出轨道纵摇和横摇大小。进一步，步骤3)中最大垂向激振力的确定方法为选取垂向激振力的频率在预设值以下的所有垂向激振力幅值，选取幅值最大的垂向激振力。进一步，步骤3)中运用粒子群算法计算匹配出各半主动隔振器的刚度和阻尼最优值的计算方法如下
3-1)设置粒子群初始参数
把各半主动隔振器的可调刚度、阻尼分别看作粒子位置，设粒子的位置为义=(^，矣2友3，^j4, Cjl, Cj2Cj3Cj4)，其中J代表第j个粒子，I、2、3、4为对应的隔振器泌代表刚度，c代表阻尼，粒子群体规模为η，设粒子飞行的最大速度&max为隔振器刚度和阻尼可变范围的Cgya ；Zjjiax=[ {k~kh), {k~kh), {k~kh),, (ca_cb)，{c~ch), {c~ch), {c~ch)]
式中，七、总分别为隔振器刚度可变范围的上限和下限，ca、cb分别为隔振器阻尼可变范围的上限和下限；
适应度函数选择为(i-rf)，且
权利要求
1.基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，其特征在于，包括有四个作为短型浮置板轨道四个支承的半主动隔振器、一个设置在短型浮置板中心的加速度传感器和四个分别设置在短型浮置板四角的位移传感器，半主动隔振器包括有一个用于调节阻尼C的磁流变脂阻尼器和一个用于调节刚度k的磁流变弹性体，阻尼器和弹性体并联在一起，具体参数优化方法如下 1)通过加度传感器采集短型浮置板的中心垂向加速度，通过位移传感器采集短型浮置板四个顶角的垂向振动位移； 2)根据短型浮置板的中心垂向加速度计算出轨道垂向激振力F(t)，根据短型浮置板四个顶角的垂向振动位移计算出纵横摇位移； 3)在预设的短型浮置板振动中低频率段内，找出最大垂向激振力，以降低短型浮置板轨道垂向振动力传递率为优化目标，运用粒子群算法计算匹配出各半主动隔振器的刚度和阻尼最优值； 4)根据步骤2)中计算出的短型浮置板的纵横摇位移，建立可兼顾抑制纵横摇的各半主动隔振器的刚度和阻尼的模糊推理规则，优化半主动隔振器的刚度和阻尼值，得到最优刚度和阻尼值； 5)根据半主动隔振器的输入输出特性，计算并调节半主动隔振器达到步骤4)中计算出的最优刚度和阻尼值所需的驱动电流值，并调节阻尼器和弹性体的驱动电流。
2.如权利要求I所述的基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，其特征在于，步骤2)中计算轨道垂向激振力和纵横摇位移的具体方法为根据短型浮置板轨道表面中心的垂向振动加速度，结合浮置板轨道质量，计算分析出该轨道受到的垂向激振力的幅值和频率点；根据短型浮置板轨道四个顶角的垂向位移，结合浮置板尺寸和各隔振器的分布位置，计算出轨道纵摇和横摇大小。
3.如权利要求2所述的基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，其特征在于，步骤3)中最大垂向激振力的确定方法为选取垂向激振力的频率在预设值以下的所有垂向激振力幅值，选取幅值最大的垂向激振力。
4.如权利要求I所述的基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，其特征在于，步骤3)中运用粒子群算法计算匹配出各半主动隔振器的刚度和阻尼最优值的计算方法如下 ·3-1)设置粒子群初始参数 把各半主动隔振器的可调刚度、阻尼分别看作粒子位置，设粒子的位置为义=(^，矣2友3，^j4, Cjl, Cj2Cj3Cj4)，其中J代表第j个粒子，I、2、3、4为对应的隔振器泌代表刚度，c代表阻尼，粒子群体规模为η，设粒子飞行的最大速度^ max为隔振器刚度和阻尼可变范围的；Zjjiax=[ {k~kh), {k~kh), {k~kh),, (ca_cb)，{c~ch), {c~ch), {c~ch)] 式中，七、总分别为隔振器刚度可变范围的上限和下限，ca、cb分别为隔振器阻尼可变范围的上限和下限； 适应度函数选择为(i-rf)，且
5.如权利要求I所述的基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，其特征在于，步骤4)中建立可兼顾抑制纵横摇的各半主动隔振器的刚度和阻尼的模糊推理规贝U，优化半主动隔振器的刚度和阻尼值的具体方法为 4-1)确定模糊推理优化算法的输入、输出 将浮置板轨道的四个位移信号按照公式
全文摘要
一种基于磁流变技术的短型浮置板轨道隔振器参数优化方法，采用半主动的磁流变并联隔振器取代短型浮置板轨道被动的橡胶或钢弹簧隔振器，结合粒子群算法和模糊推理智能优化计算优势，以降低地铁轨道垂向力传递率并兼顾抑制浮置板的纵横摇振动位移为目标，在复杂的轨道激振条件下，在线自动匹配计算出短型浮置板轨道各隔振器的刚度阻尼参数最优值，实现短型浮置板轨道系统在较宽低频范围内的有效隔振。
文档编号E01B19/00GK102943420SQ201210541808
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月14日 优先权日2012年12月14日
发明者李锐, 陈柯龙, 杜鹏飞, 郑太雄, 张 雄 申请人:重庆邮电大学