[发明专利]一种减振器设计方法

权利要求书

1.一种减振器设计方法，其特征在于：包括如下步骤：

步骤1：建立减振器模型；

所述步骤1的具体方法为：任一减振器的模型可以简化为一个两自由度的质量块-弹簧-阻尼器系统，令d表示外界振动，u表示设计输入，x₁和x₂为两质量块相对于平衡位置的位移，m₁,k₁和c₁代表减振系统的参数，m₁表示减振系统的质量，k₁表示减振系统的弹簧刚度，c₁表示减振系统的阻尼器系数；m₂,k₂和c₂代表需要设计的隔离系统参数，m₂表示隔离系统的质量，k₂表示隔离系统的弹簧刚度，c₂表示隔离系统的阻尼器系数；减振器正是通过m₂,k₂和c₂的设计，使得外界振动d对底座的振动传递达到最小甚至隔离；

系统的运动方程为:

其中，M表示质量矩阵，C是阻尼系数矩阵，K是弹簧刚度洗漱矩阵，F是外力向量，x表示状态变量并定义为相应地，和则分别为状态变量的导数和两阶导；

在任一频率ω处，将运动方程(1)写成频率表达的式子：

x(jω)＝(K-Mω²+jCω)^-1F(jω) (2)

并定义为将式(2)写成以下形式即为建立的减振器模型：

其中：

步骤2：评估减振系统和隔离系统同时减振的可行性；

定义：

g定义为右式表达，根据式(4)评估减振系统和隔离系统同时减振的可行性：

a.在频率ω＝ω₀，ω₀为常数，物理参数m₁,m₂,k₁,k₂,c₁和c₂满足当Im(g(jω₀))＝0时Re(g(jω₀))＞0，即当g(jω₀)虚部为零时，其实部大于零，则存在补偿器k(jω₀)，使得u(jω₀)＝k(jω₀)y(jω₀)补偿后，振动量y(jω₀)和z(jω₀)同时衰减；

b.在频率ω＝ω₀，ω₀为常数，使z(jω₀)衰减至零而同时保证y(jω₀)不增大，那么物理参数m₁,m₂,k₁,k₂,c₁和c₂必须满足g(jω₀)为正实并且(-g(jω₀))位于(-1,0)的单位圆内；

在频率ω＝ω₀，ω₀为常数，使y(jω₀)衰减至零而同时保证z(jω₀)不增大，那么物理参数m₁,m₂,k₁,k₂,c₁和c₂必须满足Re(g(jω₀))＞0.5，即g(jω₀)的实部大于0.5；

步骤3：隔离系统参数的设计；

采用ε-领域法，取最小正实数ε使得：

|g-1|≤ε (5)

将隔离系统的设计问题，转化为寻找参数m₂，c₂和k₂满足式(5)

步骤4：减振器减振性能的评估：

具体方法为：根据式(5)重新设计隔离系统的质量块m₂，则有：

将参数m₁＝1,k₁＝4,k₂＝2,c₁＝1及c₂＝0.5代入式(6)，可以计算得到m₂的取值范围：由于平方根的存在，需要ε满足：ε＞0.78。