[实用新型]自供能式主被动复合转动惯量驱动控制系统

说明书

本实用新型涉及系统中振动的抑制领域，公开了一种自供能式主被动复合转动惯量驱动控制系统，其包括主动出力模块和被动出力模块，主动出力模块包括驱动器、编码器、变速器和主动转动惯量圆盘；被动出力模块包括扭转变阻尼箱、发电机、储能单元和被动转动惯量圆盘；主动转动惯量圆盘和被动转动惯量圆盘之间设置有系统管腔，主动出力模块和被动出力模块沿系统管腔中心对称分布。本实用新型的控制系统采用自供能技术，可以实现主动模块与被动模块的协同作用，且不需要依赖外部能量；本实用新型的控制系统可以实现主、被动复合控制，能够实现复杂条件下的振动控制，与主动控制相比，结合被动控制技术，稳定性更好。

技术领域

本实用新型涉及系统中振动的抑制领域，具体而言，涉及一种自供能式主被动复合转动惯量驱动控制系统。

背景技术

振动是生活中常见的一种现象，工程设施、结构在使用过程中往往会由于外部荷载的作用产生振动，严重的产生摇摆，甚至破坏。为了解决由结构物振动引起的各种问题，振动控制技术应运而生。

结构振动控制技术主要分为以下四个方面：主动控制、被动控制、半主动控制以及混合控制。对于各种工程结构，恰当地安全振动控制系统能够有效地减轻结构的动力响应，减轻结构的破坏或者疲劳损伤。

结构的运动通常由平动以及扭转摆动组合而成。研究表明由于平动调谐质量阻尼器(英文名Tuned Mass Damper，TMD)、主动质量阻尼器/主动扭矩输出装置(英文名ActiveMass Damper/Driver，AMD)在扭转摆动中由于需要提供向心力导致控制效果大大减弱甚至完全失去作用，对回转摆振控制几乎无效。然而具有回转摆振运动特性的结构运动形式极为常见，如：悬吊结构(吊钩、吊车等)的摆动；不规则建筑在风荷载作用下的扭转摆振；海洋平台在海浪、风、冰等耦合作用下的扭转摆振等；宇宙飞船、空间结构在运行过程中，由于自身姿势调整以及太阳能帆板打开引起的扭转摆振运动；高速铁路机车，由于微小激励引起的车身的扭转摆振运动等。因此需要一种特殊的控制系统，使其可以自动克服(或摆脱)重力场对控制系统自身的影响(离心力作用)，或者使控制系统自身的工作/运动规律与重力场解耦，系统自振不受重力影响，从而发挥控制系统有效控制作用。

主动控制技术因其具备控制效果好、鲁棒性好等优点，近年来发展迅速。但是，在技术的研究和实践过程中，人们发现由于主动控制装置需要外部能源来驱动工作，在工程结构遭到破坏时，能源的供应被意外切断会导致主动控制装置的完全失效。

综上，结构振动控制系统具有不可或缺的作用，但是现有的结构振动控制系统具有以下几方面的不足：第一，平动TMD控制装置只能控制结构的平动运动而对回转摆振控制无效，平动AMD控制装置虽然可以控制回转摆振，但是控制效率极低，无法满足使用要求；第二，被动转动惯量调谐阻尼器对回转摆振运动控制有效，但是其需要针对结构自身进行复杂的调频，对某些复杂结构控制效率较低，效果不佳，存在鲁棒性低，可控性低，适用范围小等缺点；第三，控制系统适用范围小，控制力输出有限，控制效果有限，且控制系统能源利用率无法保证，无法满足经济性的需求；第四，主动(转动)控制装置虽然能解决上述三方面问题，但是，存在意外能源切断控制系统完全失效的风险。

本实用新型就是在这样的背景下产生的。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于针对上述问题提供一种自供能式的主被动复合的转动惯量驱动控制系统。

为了实现上述目的，本实用新型的自供能式主被动复合转动惯量驱动控制系统，包括主动出力模块和被动出力模块，主动出力模块包括驱动器、编码器、变速器和主动转动惯量圆盘；被动出力模块包括扭转变阻尼箱、发电机、储能单元和被动转动惯量圆盘；

主动转动惯量圆盘和被动转动惯量圆盘之间设置有系统管腔，主动出力模块和被动出力模块沿系统管腔中心对称分布；