[发明专利]一种非对称电压结构振动噪声半主动控制电路

说明书

技术领域

本发明涉及一种非对称压电半主动振动控制电路，尤其涉及一种基于电压同步开关阻尼技术和电压非对称翻转技术的非对称半主动振动控制电路。

 

背景技术

压电半主动控制方法是基于压电主动和被动控制技术发展起来的一种新的振动控制方法，目前正得到广泛地研究。目前，基于压电材料的结构振动控制方法主要可分为三种：主动控制、被动控制和半主动控制。压电半主动控制方法是基于压电主动和被动控制技术发展起来的一种新的振动控制方法，目前正得到广泛地研究。具有代表性的是一种基于非线性同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法，这种方法被称为SSD技术（SSD：Synchronized Switch Damping），在电路中串联电感和开关等一些简单的电子元件使得压电元件上的电能被快速消耗或实现电压翻转，从而达到减振的目的。与被动、主动控制方法相比，这种方法的控制系统简单，仅仅开关工作需要外界能量，因此控制所要的外界能量很小，不需要精确的结构振动模型，且控制效果比较稳定，适合于宽频带振动控制，这些使得该方法在结构振动控制方面具有广阔的研究前景。目前，基于非线性同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法主要分为三种，短路同步开关阻尼技术（SSDS技术），电感同步开关阻尼技术（SSDI技术）和电压同步开关阻尼技术（SSDV技术）。

在以往的研究中，对于非线性同步开关阻尼技术的半主动振动控制方法实现电路，存在结构振动位移极值判断不精确、模拟方法实现的开关电路无法工作在高点压条件下，且相应速度慢，导致压电元件无法翻转至较高电压且保持；大多数半主动振动控制方法实现电路中压电元件两端电压翻转都是对称的，而对于需要电压非对称翻转的压电元件，该方法则有其局限性。即使有些电路系统中加入了非对称翻转控制电路，这些电路也由于实现方法上的复杂性导致非对称开关相应时间慢，压电元件电压非对称翻转不理想。

 

发明内容

技术问题

本发明要解决的技术问题是提供一种非对称半主动振动控制电路，用于实现非对称压电半主动振动控制的方法，其结合基于电压同步开关阻尼技术和电压非对称翻转技术，实现结构振动电路。

技术方案

为了解决上述的技术问题，本发明的非对称半主动振动控制方法实现电路包括模拟开关信号产生单元、开关方式切换单元、MOSFET隔离驱动单元、MOSFET同步开关组单元、附加电源单元、串联震荡单元、电压检测单元、非对称控制单元；

所述模拟开关信号产生单元与开关方式切换相连，用于接收振动位移信号，通过模拟电路对被控对象的振动位移信号极值进行判断以产生开关信号并将开关信号输出到开关方式切换单元；

所述开关切换单元与MOSFET隔离驱动单元和外部控制器相连，用于在外部控制器选择信号的控制下选择开关信号，并将开关信号输出到MOSFET隔离驱动单元；

所述MOSFET隔离驱动单元用于对开关信号进行浮地隔离，同时分离出两路放大的开关控制信号，并将控制信号输出到MOSFET同步开关组单元；

所述MOSFET同步开关组单元与串联振荡单元和附加电源单元相连，在所述两路放大的开关控制信号的控制下切换施加在串联震荡单元的电压极性，并辅助串联震荡单元形成电压翻转与回路隔断；

所述附加电源单元与外部控制器相连，用于产生两路压值相等、极性相反的翻转电压源，并在外部电压控制信号的控制下动态调节翻转电压源压值；

所述串联震荡单元与电压检测单元和非对称控制单元相连，利用LC震荡原理实现压电元件上的电压在被控对象振动位移达到极值时翻转，即极性改变；

所述电压检测单元与非对称控制单元和外部控制器相连，用于对压电元件上的高电压进行衰减、缓冲，并将衰减缓冲后的电压信号输出到非对称控制单元和外部控制器；

所述非对称控制单元与串联震荡单元相连，用于辅助串联震荡单元实现压电元件两端电压的非对称翻转。

更近一步地，该电路与外部控制器配合使用，在外部控制器控制下实现完整功能。

更近一步地，所述模拟开关信号产生单元包括：第一运算放大器、第二运算放大器、第一比较器、第一电阻、第二电阻、第三电阻、第一电容、第二电容、第三电容；

所述第一电阻、第二电阻、第一电容、第二电容、第一运算放大器依次相连接，构成二阶滤波电路，对振动幅值信号进行滤波后输出到第一比较器同相输入端和第三电阻一端；