[发明专利]一种复合型动力吸振器及其控制方法

权利要求书

1.一种复合型动力吸振器的控制方法，其特征在于，所述控制方法由以下步骤及数学公式确定：

1)用加速度传感器采集主系统振动加速度信号，通过信号处理方法分析该信号，获取主系统和复合型动力吸振器运动频率，该频率即为主系统所受外界激振频率ω；

2)由复合型动力吸振器质量和刚度参数，可知吸振器减振频带为在此减振频带内，令复合型动力吸振器刚度由k_min变化到k_max，质量由m_max连续减小到m_min，即

式中为减振频带内的最大频率，为减振频带内的最小频率，k_e1是吸振器刚度的变化率，k_e2是吸振器质量的变化率；

3)令复合型动力吸振器刚度是连续线性变化的，即k_e1为常数，则在减振频带内，刚度的变化率为：

4)令激励频率ω与复合型动力吸振器固有频率相等，即

5)可以得出吸振器质量的变化率为：

则吸振器刚度和质量的控制采取如下控制策略：

将上述各式带入(7)式，则得到控制策略如下：

上述所指的吸振器所需刚度K与并入的电容C的关系为：

式中，K为压电陶瓷片刚度，k^E为压电陶瓷片短路刚度，C为外接电路的总电容，为压电陶瓷片固有电容，k p 为压电陶瓷的耦合系数。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述的复合型动力吸振器，包括主系统(1)，还包括信号采集单元、控制单元以及质量和刚度连续变化的吸振器；

所述的质量和刚度连续变化的吸振器，包括主系统(1)，还包括位于主系统(1)上的变刚度模块(2)和变质量模块，变质量模块位于所述变刚度模块(2)上部；

所述变刚度模块包括压电陶瓷(13)以及与所述压电陶瓷(13)并联的外接电路(20)，所述外接电路(20)包括继电器(22)和与继电器(22)串联的电容器(23)；

所述变质量模块包括固定质量单元(3)和位于所述固定质量单元(3)上的可变质量单元；所述可变质量单元包括执行机构，所述执行机构包括液体箱(4)和与液体箱(4)连接的水泵(11)，通过水泵(11)控制进入液体箱(4)的液体质量实现可变质量单元的质量大小改变；水泵(11)同时与控制单元的输出端相连；

所述控制单元根据所述信号采集单元采集的外界激振频率，控制所述外接电路(20)继电器(22)的开闭来改变并入所述压电陶瓷(13)的电容器数量，从而改变所述质量和刚度连续变化的吸振器的刚度；同时，所述控制单元根据所述信号采集单元采集的外界激振频率，改变所述变质量模块的质量大小，从而改变所述质量和刚度连续变化的吸振器的质量；通过变刚度模块(2)的刚度变化和变质量模块的质量变化改变所述质量和刚度连续变化的吸振器的固有频率，使该固有频率与采集的外界激振频率同步。

3.如权利要求2所述方法，其特征在于，所述信号采集单元包括流量传感器(12)、电荷放大器(7)、可控电源(5)以及位于变质量模块上的加速度传感器(9)，加速度传感器(9)的输出端与电荷放大器(7)的输入端相连；电荷放大器(7)和流量传感器(12)的输出端均与控制单元的输入端相连；控制单元(6)的输出端与可控电源(5)以及变质量模块相连，可控电源(5)的输出端与电子连接器(14)相连接，电荷放大器(7)接收由加速度传感器(9)传来的加速度信号，将加速度信号转变为电荷信号并传送给控制单元，控制单元通过接收的电荷信号获得外界激振频率。

4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变刚度模块(2)还包括电子连接器(14)，所述外接电路(20)输出端与所述压电陶瓷(13)并联，所述外接电路(20)输入端与所述电子连接器(14)相连。