一种变阻尼动力吸振器的控制方法
【专利摘要】本发明提供了一种变阻尼动力吸振器的控制方法，通过确定质量比，求出动力吸振器的最优阻尼比，得出最优阻尼，选取阻尼器，计算变阻尼动力吸振器的最大阻尼比和最小阻尼比，求出不动点S和不动点T所对应的强迫振动频率比，安装传感器采集信号，求得最大强迫振动频率比λmax和最小强迫振动频率比λmin，当最大强迫振动频率比λmax小于等于λS或者λmin大于等于λT时，吸振器阻尼选取最大值ξmax；当最大和最小强迫振动频率比都大于λS且小于λT时，吸振器阻尼选取最小值ξmin；其他条件下选用最优阻尼ξopt。本发明通过调节动力吸振器阻尼，可以在整个强迫振动比范围内进一步衰减主系统振动。本发明的控制方法减振效果明显、简单可行、稳定性好。
【专利说明】—种变阻尼动力吸振器的控制方法
【技术领域】
[0001]本发明属于吸振器领域，涉及吸振器的控制，具体涉及一种变阻尼动力吸振器的控制方法。
【背景技术】
[0002]振动是工业中的一种常见现象，当机械系统所受外界激振频率落在其共振区域时，将产生剧烈振动。现把系统简化为一个受外界正弦激励的单自由度系统，如图1所示，其中II^k1分别为系统质量和刚度。我们可以通过调节系统的质量和刚度，使系统固有频率远离激振频率，但是许多情况下，调节系统的质量或刚度都是不允许的。此时可以在机械系统上安装一个子系统，即动力吸振器(dynamic vibration absorber, DVA),通过合适的参数设计减小主系统的振动。主系统一动力吸振器系统如图2所示。由于结构简单，经济性好和性能稳定等优点，动力吸振器在工程结构、机械系统、建筑及桥梁等振动控制中得到了广泛应用。
[0003]动力吸振器在其有效减振频带内可以大幅度的降低主系统振动，但是其减振频带较窄，当作用于主系统的激振频率远离吸振器固有频率时，其减振效果显著变差。为了增强动力吸振器的减振效果，自适应动力吸振器得到人们的广泛关注。自适应动力吸振器包括频率可调式动力吸振器和阻尼可调式动力吸振器，其中频率可调式动力吸振器可以通过改变其刚度或者质量来实现。
[0004]针对频率可调的情况，国内外学者已研究开发了多种自适应吸振器以及控制方法。中国发明专利(公布号为CN101639109A)公开了一种固有频率可调的吸振装置及具有该吸振装置的发动机，通过改变吸振器质量来改变其固有频率，这种装置只能应对单一频率激励情况。
`[0005]中国发明专利(公布号为CN1948781A)公开了一种磁流变弹性体移频式吸振器及控制方法，利用磁流变弹性体作为变刚度单元设计了一种自适应吸振器以及控制方法，其自适应吸振器工作原理为磁流变弹性体在变化磁场作用下，弹性模量发生改变，以此改变磁流变弹性体的刚度，实现对吸振器固有频率的调节。控制方法为首先测出吸振器固有频率与控制电压之间的关系；然后在工作过程中利用传感器分别测出减振对象和吸振器系统的振动信号的频率，如果两者频率不同，则调整线圈上的电压来改变吸振器执行元件上的刚度，从而使吸振器固有频率与减振对象的振动频率相同。利用该方法控制的吸振器，只能应对单一激振频率振动，对于多频率激励情况则无能无力。
[0006]中国发明专利(公布号为CN103423368A)公开了一种变质量动力吸振器控制方法，该控制方法可以拓宽吸振器有效减振频带，并且可以消除安装吸振器后主系统出现共振的现象，使吸振器性能更加稳定，但是这种变质量吸振器以及控制方法依然是针对单一激振频率情况。
[0007]Williams和Rustighi分别利用形状记忆合金作为弹性元件设计了刚度可调式动力吸振器，Williams还为其设计的动力吸振器研发了一套控制方法，该方法是根据主系统振动信号的相位信息来实施控制策略。该方法也是针对单频率激励情况。
[0008]频率可调式动力吸振器在主系统受到单一频率激励时能够获得显著地减振效果，而现实中的激振频率往往是复杂多变的，例如多频率激励、频带内的连续频率激励等。为适应激振频带不断变化的最佳控制要求，变阻尼动力吸振器成为当务之急。中国发明专利(公布号为CN1485554A)公开了一种磁流变液阻尼式动力吸振器，该吸振器是一种主动式动力吸振器，利用直流电机的运动速度和运动距离来改变惯性力和控制力频率，利用磁流变液阻尼器来改变阻尼力。这种吸振器所需能量大，控制算法复杂。
【发明内容】
[0009]针对现有技术存在的缺陷与不足，本发明的目的在于，提供一种变阻尼动力吸振器的控制方法，在激振频带不断变化的情况下，为了使动力吸振器获得更加有效的减振效果，通过对动力吸振器阻尼进行调节，可以使吸振器的减振效果达到最佳。
[0010]为了实现上述技术任务，本发明采用如下技术方案予以实现:
[0011]一种变阻尼动力吸振器的控制方法，该方法具体按照以下步骤进行:
[0012]步骤一，确定动力吸振器与主系统的质量比μ:
[0013]
【权利要求】
1.一种变阻尼动力吸振器的控制方法，其特征在于:该方法具体按照以下步骤进行: 步骤一，确定动力吸振器与主系统的质量比μ:
2.如权利要求1所述的变阻尼动力吸振器的控制方法，其特征在于:步骤五中所述的传感器为加速度传感器。
【文档编号】F16F15/02GK103867634SQ201410114300
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月25日 优先权日:2014年3月25日
【发明者】高强, 赵艳青, 宋伟志, 张猛, 张多 申请人:长安大学