[发明专利]宽频隔振装置及隔振控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及设备的隔振技术，特别涉及一种宽频隔振装置及隔振控制方法。

背景技术

结构振动控制是当前结构工程的高科技领域之一，依据是否需要外界能源，结构控制可分为被动控制、主动控制、半主动控制和混合控制四类；被动控制也称无源控制，它不需要外部输入能量，而主动控制的过程则依赖于外界激励和结构响应信息，并需要外部输入能量，提供控制力，半主动控制也利用结构响应或外界激励信息，但仅需要输入少量能量以改变控制系统形态，达到改变结构动力特性从而减轻响应的目的；混合控制指的是上述三类控制的混合应用，在结构上同时施加主动和被动控制，整体分析其响应，既克服纯被动控制的应用局限，也减小控制力，进而减小外部控制设备的功率、提交、能源和维护费用，增加系统的可靠性。

随着当前科技的不断发展，各种精密设备和高技术含量产品层出不穷，精密设备和一些武器装备受到复杂激励，这些激励的频段较宽，传统被动隔振装置难以满足要求，通过阻尼的调节能取得的效果也比较有限，主动控制虽然效果较好，但结构复杂，能耗较大。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种宽频隔振装置及隔振控制方法，能够根据被隔振设备当前的状态而选择半主动或主动隔振模式，有效提高整体隔振效果和控制精度，降低控制复杂程度，满足高精度设备隔振的要求。

本发明的宽频隔振装置，包括：

磁流变阻尼器，用于当与隔振装置相连接的设备处于低频大振幅的振动区域时产生阻尼力以进行半主动隔振；

压电元件，与磁流变阻尼器相连，用于当与隔振装置相连接的设备处于高频小振幅的振动区域时产生驱动力以进行主动隔振，同时用于对与隔振装置相连接的设备的振动信号进行检测；以及

控制器，用于接收压电元件检测到的振动信号，并根据振动信号控制磁流变阻尼器产生半主动隔振阻尼力或者控制压电元件产生主动隔振驱动力。

进一步，所述压电元件串联于磁流变阻尼器。

进一步，所述磁流变阻尼器包括缸筒及设在缸筒内的活塞，所述活塞侧壁与缸筒内壁之间的间隙区填充磁流变体。

进一步，所述磁流变体为磁流变泡沫。

进一步，用于产生控制磁流变体的磁场为由永磁体和电磁线圈组成的复合磁性结构。

进一步，所述永磁体为环形永磁体，所述活塞的中部沿径向由内向外依次设有用于安装环形永磁体的第一环槽及用于安装电磁线圈的第二环槽。

本发明还公开了一种采用所述的宽频隔振装置隔振控制方法，包括以下步骤：

A.检测振动信号，并判断是否为需要隔振的振动频率和振幅，如果是，则进入下一步；；

B.判断振动是否在高频振动及低振幅区域，如果是，则进入下一步；；

C.判断高频振动频率并根据振动频率进行高频主动隔振，隔振后返回步骤B；

D.步骤B中，如果否，则在低频振动区域，判断低频振动频率，根据低频振动频率进行低频半主动隔振，隔振后返回步骤B。

进一步，在步骤B中，当频率比小于时，为低频振动区域；当频率比大于或等于时，为高频振动区域。

本发明的有益效果：

本发明的宽频隔振装置及隔振控制方法，当与隔振装置相连接的设备发生振动时，压电元件检测到振动信号，并将振动信号传给控制器，控制器根据振动信号对设备的振动状态进行判断；当设备处于低频大振幅的振动区域时进入半主动隔振控制模式，此时磁流变阻尼器启动、压电元件自锁，磁流变阻尼器根据振动频率产生隔振所需的阻尼力；当设备处于高频小振幅的振动区域时进入主动隔振控制模式，此时压电元件启动、磁流变阻尼器自锁，压电元件根据振动频率产生隔振所需的驱动力；因此，本发明能够根据被隔振设备当前的状态而选择半主动或主动隔振模式，有效提高了整体隔振效果和控制精度；此外，本发明利用了压电元件的变形量与施加电压具有对应的正比对应关系的特性，一方面可以通过控制施加电压值来控制压电元件的变形量，在隔振装置中作为主动控制元件，实现对振动的主动控制，另一方面压电元件在外力作用下产生变形量，通过产生的对应的感应电压值来确定压电元件的所承受的作用力力值，在隔振装置中作为自传感元件，实时监测和反馈施加于本装置的外加载荷和振动的力学特性，实现了半主动隔振控制、主动隔振控制和自传感在结构和功能上的融合，实现装置在全频率段智能隔振控制及机构减振响应的实时监测，降低了控制复杂程度，满足了高精度设备隔振的要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：