[发明专利]大行程可变质量主动质量阻尼减振装置

说明书

技术领域

本发明涉及结构振动控制领域，具体涉及一种大行程可变质量主动质量阻尼减振装置。

背景技术

现代控制技术的发展和新型控制装置的研发为结构体系阻尼值的提高提供了更多的途径。近年来，结构控制技术在土木工程领域发展迅速。通过被动、半主动、主动以及混合控制等控制方式可以直接或间接地提高结构的阻尼，从而有效地实现对大型结构或者桥梁在地震和风荷载作用下振动响应的制振。

由于主动质量阻尼器(AMD)能够适应外界激励强度的变换，因而在国际上得到了众多学者的广泛关注。主动调谐质量阻尼器(ATMD或HMD)和主动质量阻尼器(AMD)等组成的主动控制系统，在高层建筑、电视塔和大桥桥塔结构的风振和地震反应控制中已经取得了很大的成功。目前已有45座高层建筑和高耸结构应用了AMD主动控制系统，有9座大型桥梁结构建设期间的桥塔风振控制应用了AMD控制系统。世界上第一个安装AMD以控制地震和强风作用下结构振动的建筑是日本的Kyobashi Siewa大厦。中国国家自然科学基金委员会和美国国家自然科学基金委员会共同合作，将AMD安装在我国高340m的南京电视塔以减小其风振反应。

一般来说，AMD主动控制系统主要由以下三个部分组成：

(1)质量阻尼刚度装置。包括质量块，刚度弹簧和阻尼器。

(2)驱动装置和驱动源。包括电机、驱动器和管路。

(3)计算机控制系统。包括数据采集系统、滤波调节器和模拟微分器。

结构振动的AMD系统由传感器(包括数据采集)、控制器和AMD装置等三个子系统组成。AMD系统实施控制的时候，传感子系统测量结构的干扰或者(以及)反应，并反馈至控制器；控制器按照某种主动控制算法，实施计算主动控制力，并驱动AMD系统的作动器，然后作动器推动AMD的惯性质量运动，对结构施加控制力。AMD仅通过作动系统与主结构相连，而没有进行被动频率的调谐。AMD通过输入与激励相位相反的外部能量来增加主结构阻尼，可以有效减小制振器的质量，并实现对多阶模态的制振。

目前的AMD或者ATMD系统大多采用液压伺服系统，这种系统通过液体压力驱动，需要很大功率的电源输入，同时液压油缸占用体积很大，相对而言其反应速度较慢，不能适应结构高频的响应。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用于结构振动控制的具有较大行程、高反应速度以及可调质量的大行程可变质量主动质量阻尼减振装置。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：大行程可变质量主动质量阻尼减振装置，其特征在于，该减震装置包括底板、直线导轨、质量块、直线电机、缓冲器和阻尼器，所述的底板固定在待安装物上，所述的直线导轨设置在底板上，直线导轨上设有质量块，该质量块连接直线电机，所述的缓冲器设置在直线导轨两端并限制质量块的位移，所述的阻尼器穿过质量块中心，由其两端的阻尼器反力板固定在待安装物上。

所述的质量块的质量根据待安装物的结构要求进行调节。

所述的质量块由直线电机驱动沿直线导轨滑动。

所述的直线电机通过数据线连接计算机控制系统，计算机控制系统采集待安装物的振动信息，并根据该信息驱动减震装置动作抑制待安装物振动。

所述的底板通过高强螺栓固定在待安装物上。

所述的直线导轨通过螺栓连接在底板上。

所述的待安装物包括建筑结构、振动台。

与现有技术相比，本发明具有以下特点：

(1)本发明采用线性电机作为系统的驱动，质量块的反应速度快，控制精度高，反应频率可以达到100Hz以上，能涵盖大部分土木结构的振动频率，并且占用空间小；

(2)本发明的质量块质量可调，可以满足不同结构的需求；

(3)本发明的质量块位移范围大，可以实现大幅度的运动，能更加有效的增加结构的阻尼比。

附图说明

图1为本发明大行程可变质量主动质量阻尼减振装置；

图2为单自由度控制系统的受力分析图；

图3为实施例中单自由度结构在地震荷载作用下的有控和无控的位移响应对比曲线图。

图中标号：1为底板，2为直线导轨，3为缓冲器，4为直线电机，5为可变质量块，6为阻尼器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例1