[发明专利]气浮式振动控制系统空气弹簧刚度自平衡迭代识别方法

说明书

本发明公开了一种气浮式振动控制系统空气弹簧刚度自平衡迭代识别方法，先借助气浮式振动控制系统中空气弹簧的预估刚度值，施加重力荷载产生位移，并假设在此重力荷载下气浮平台中各空气弹簧的位移与其在平衡状态时变形一致，再基于此得到与之对应的“伪刚度”值，并将“伪刚度”值与预估刚度值进行比较，如前后两次刚度值充分接近，即满足设定的判别条件，则处理过程收敛并结束，输出各空气弹簧的刚度为“伪刚度”值，否则修改各空气弹簧的预估刚度值为“伪刚度”值，并重新处理，直至满足判别条件得到实际平衡状态的空气弹簧刚度。本发明通过自平衡、自迭代、自识别空气弹簧刚度技术，根据设定的平衡状态，可自动识别和计算空气弹簧的刚度。

技术领域

本发明具体涉及一种气浮式振动控制系统空气弹簧刚度自平衡迭代识别方法。

背景技术

基于空气弹簧的气浮式振动控制系统，目前已广泛应用于微振动控制等领域，空气弹簧的刚度可用于评价气浮式振动控制系统的隔振性能，但由于空气弹簧复杂的力学特性，使得很难准确、有效、快速地获得其平衡状态的刚度。

目前，针对气浮式振动控制系统中空气弹簧刚度的获得，主要依赖数值手段，即通过对隔振体系进行有限元建模，并通过加载进行计算，但该方法存在以下缺陷：

(1)无法准确获得空气弹簧实际刚度：该方法的数值计算结果与实际工程测试的空气弹簧性能相差较大，难以准确评价其固有频率等空气弹簧的隔振特性，使得其模拟结果很难真正地指导实际工程，极大地影响空气弹簧作用的有效发挥。

(2)不利于空气弹簧主动振动控制系统开发：基于被动隔振(无主动控制能源输入)的主动控制系统需要准确获知被动隔振单元的刚度和阻尼等参数，才能设计主动控制器，但该方法很难准确、有效地计算其刚度，使得基于被动隔振的主动控制系统的应用和开发遇到极大地阻碍。

(3)不利于空气弹簧振动控制系统健康、持久性工作。该方法无法在空气弹簧振动控制系统投入使用过程中，快速、准确、有效地计算其刚度，故而无法获得其健康状态，不利于振动控制系统的持久性工作。

发明内容

为了解决以上问题，本发明提供以下技术方案：

一种气浮式振动控制系统空气弹簧刚度自平衡迭代识别方法，其中，包括如下步骤：

第一，建立基于采用空气弹簧支撑的气浮平台的有限元模型；

第二，给上述有限元模型中各空气弹簧的刚度赋初值为[k₀]，即k_i,j＝[k₀]，j＝1，其中，k_i,j表示在第j次迭代中第i个弹簧的刚度值；

第三，施加重力荷载进行静力计算，以得到各空气弹簧的位移u_i,j，即u_i,j表示在第j次迭代中第i个弹簧的位移；

第四，根据上述刚度以及位移计算得到的各空气弹簧支反力，即f_i,j＝k_i,j(u₀-u_i,j)；其中，f_i,j为在第j次迭代中第i个空气弹簧的支反力；u₀为空气弹簧的设计标准高度；

第五，根据实际气浮式振动控制系统确定各空气弹簧在平衡状态时的位移[u]，并进而确定平衡状态下的支反力为k_i,j+1(u₀-[u])；