移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法及装置制造方法
【专利摘要】本发明提供了一种移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法及装置。其中方法包括：检测移动荷载作用下隔振系统的振动状态；当检测到所述振动状态为预定振动状态时，对基于多传感信息融合的感知图式、协调系统控制的关联图式和对不同浮置板不同振动状态产生不同控制信号的运动图式进行求解，得到所述隔振系统中各磁流变脂阻尼器的最优阻尼值和各磁流变弹性体的最优刚度值；根据隔振器的输入输出特性，计算所述最优刚度值和阻尼值对应的驱动电流值，并据计算出的电流值调节所述磁流变脂阻尼器和磁流变弹性体的驱动电流。本发明实施例，可以提高移动载荷激励下轨道系统的整体隔振效果。
【专利说明】移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法及装置
【技术领域】
[0001] 本发明涉及地铁轨道隔振【技术领域】，尤其涉及一种移动荷载下轨道磁流变隔振系 统的仿人控制方法及装置。
【背景技术】
[0002] 在地铁轨道振动隔离中，浮置板轨道是较好的方式。传统的浮置板一般采用橡胶、 钢弹簧等实现，其为被动隔振，被动隔振的不足在于：不能根据激振情况实时可调可控，特 别是对小于20Hz的低频振动隔离能力不足，但是这些低频振动却对人体、精密仪器有着重 大的影响，需要尽可能的隔离。
[0003] 而磁流变智能器件具有阻尼可调可控的特性，能够有效地隔离低频振动，因此 在地铁轨道隔振中被广泛采用。但是，磁流变隔振器在带来优良性能的同时，也存在非 线性及不确定性而造成的控制上的困难。传统的控制方式是采用诸如PID (Proportion Integration Differentiation,比例积分微分)、粒子群算法等方式进行控制，但是这些控 制方式的控制条件单一而难以兼顾系统整体的控制问题。而实际情况是在移动载荷作用 下，车轨振动耦合使得轨道产生多向（垂向、横摇、纵摇）振动状态，传统的控制方法难以在 满足位移的条件下使得整体能量传递最小，并且难以同时满足各个单个隔振器的位移约 束，多个浮置板的横摇约束耦合等条件，因此传统的控制方式使得减振效果不明显。
【发明内容】
[0004] 有鉴于此，本发明提供了一种移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法及 装置，可以显著提高减振效果。
[0005] 本发明提供了一种移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法，所述隔振系 统包括：浮置板、隔振器和基座，所述隔振器设置在所述基座上用于支撑所述浮置板，所述 隔振器主要由并联的阻尼可调的磁流变脂阻尼器和刚度可调的磁流变弹性体构成，所述方 法包括：
[0006] 步骤a、采集所述隔振器传递至地基的振动力和所述浮置板四个角的垂向振动位 移；
[0007] 步骤b、根据步骤a采集到的信息，判断列车的位置，并根据列车距离浮置板的远 近和振动的幅度确定所述浮置板的振动状态；
[0008] 步骤c、当步骤b判断到所述浮置板为预定的振动状态时，根据所述步骤a采集到 的信息，划分到预定义的基于动觉智能图式的仿人智能控制中，该图示包含多传感信息融 合的感知图式、关联图式和对不同浮置板产生不同控制的运动图，其中运动图示中包含用 遗传算法对刚度和阻尼求解；
[0009] 步骤d、根据隔振器的输入输出特性，计算步骤c求解得到的刚度和阻尼对应的电 流值，并根据计算出的电流值调节所述磁流变脂阻尼器和磁流变弹性体的驱动电流。
[0010] 进一步，所述振动状态包括：Kn、A、Kn_i和K n+1，其中，A为保持平衡姿态，Kn_i与Kn+1 类似，是为了保持中心板h前后的h-2浮置板、h-3浮置板和h+2浮置板、h+3浮置板的振动 尽量保持静止，Kn为用于控制h-1，h+Ι和h浮置板的主要控制姿态；
[0011] 所述预定振动状态是指Kn。
[0012] 进一步，所述感知图式为：>，其中R e Σ 12是输入信息集， Qe Σ2为特征基元集；Ke ?2Χ4为关系矩阵，?为运算符号，Φ e Σ2为特征模型集；
【权利要求】
1. 一种移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制方法，所述隔振系统包括：浮置 板、隔振器和基座，所述隔振器设置在所述基座上用于支撑所述浮置板，所述隔振器主要由 并联的阻尼可调的磁流变脂阻尼器和刚度可调的磁流变弹性体构成，其特征在于：所述方 法包括： 步骤a、采集所述隔振器传递至地基的振动力和所述浮置板四个角的垂向振动位移； 步骤b、根据步骤a采集到的信息，判断列车的位置，并根据列车距离浮置板的远近和 振动的幅度确定所述浮置板的振动状态； 步骤c、当步骤b判断到所述浮置板为预定的振动状态时，根据所述步骤a采集到的信 息，划分到预定义的基于动觉智能图式的仿人智能控制中，该图示包含多传感信息融合的 感知图式、关联图式和对不同浮置板产生不同控制的运动图，其中运动图示中包含用遗传 算法对刚度和阻尼求解； 步骤d、根据隔振器的输入输出特性，计算步骤c求解得到的刚度和阻尼对应的电流 值，并根据计算出的电流值调节所述磁流变脂阻尼器和磁流变弹性体的驱动电流。
2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述振动状态包括：KpA.Km和Kn+1，其中， Α为保持平衡姿态，Kn_i与Κη+1类似，是为了保持中心板h前后的h-2浮置板、h-3浮置板和 h+2浮置板、h+3浮置板的振动尽量保持静止，Kn为用于控制h-1，h+Ι和h浮置板的主要控 制姿态； 所述预定振动状态是指Kn。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述感知图式为：nam*人其中 Re Σ12是输入信息集，Qe Σ2为特征基元集；Ke ?2Χ4为关系矩阵，@为运算符号， Φ e Σ2为特征模型集；
式中P〇阈值参数，P〇为h-1, h, h+Ι号浮置板的位置，P=P。 ι_ 代表主要考察该3块浮置板协同配合的情况，F6(l为6个磁流变弹性体合力阀值；
4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于：所述运动图式为：SM;4=(R4, P4, L4, Ψ4, U4)，式 中Re Σ2为输入信息集，pe Σ2为系统的控制模态基元集，Le ?2Χ2为关系矩阵或者是 协调与冲突调解规则集，Ψ e Σ2为控制模态集，U为控制输出；
其中，Ψ 4=L4 · P4T= {p41，p42}。 V {Ω - Φ \
5. 如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述关联图式为：^
6. 如权利要求1-5中任一项所述的方法，其特征在于：所述隔振器的输入输出特性是 指 ^^(ale+We-M+d ;KMffi；=AIk2+BIk+C ;其中，为阻尼值，K·为刚度值；a、b、P、d、A、B、 C为常系数；f为隔振器工作频率。
7. -种移动荷载下轨道磁流变隔振系统的仿人控制装置，其特征在于：包括： 移动载荷隔振模型，所述移动载荷隔振模型主要由隔振系统构成，所述隔振系统包括： 浮置板、隔振器和基座，所述隔振器设置在所述基座上用于支撑所述浮置板，所述隔振器主 要由并联的阻尼可调的磁流变脂阻尼器和刚度可调的磁流变弹性体构成； 控制处理模块，用于采集如权利要求1-6任一项所述的方法仿人控制所述隔振系统。
【文档编号】E01B19/00GK104088203SQ201410128244
【公开日】2014年10月8日 申请日期:2014年4月1日 优先权日:2014年4月1日
【发明者】李锐, 徐文韬, 杜鹏飞, 赵勇, 冯俊青, 翟晶瑶 申请人:重庆邮电大学