[发明专利]用于低频域宽带隔振的主动编码可调超材料系统

权利要求书

1.一种用于低频域宽带隔振的主动编码可调超材料系统，其特征在于，包括至少两个编码可调的超材料超胞模块，超材料超胞模块之间垂直连接，每个超材料超胞模块由多个周期有序排布的超材料单胞构成平面结构；

所述的超材料单胞包括：每个超材料单胞具有可调的局域共振频率，包括基体以及设置于基体内部的弹性元件和与弹性元件相连的质量块；

所述的主动编码可调超材料系统通过以下方式实现局域共振频率的主动可调：该超材料系统的振动输出位置设有用于振动信号反馈测量的传感器，该传感器将采集到的反馈信号输入控制器，通过控制器内置的PID算法进行主动决策，通过编码调控超材料单胞的有效刚度和有效质量动力学参数的方式来调节超材料单胞的局域共振频率，进而调控整个超材料系统的动力学特性实现主动式的低频隔振。

2.根据权利要求1所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的编码可调是指：各个超材料单胞的动力学参数按照编码0或者编码1的调控方式被编码可调，其中：超材料单胞编码0为不改变超材料单胞的动力学有效参数，超材料单胞编码1为改变超材料单胞的有效刚度和有效质量。

3.根据权利要求1所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的周期是指：各个超材料单胞在超材料超胞中以层排和列排的方式周期排布，不限制超材料单胞的周期排布个数。

4.根据权利要求1所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的有序是指：在周期排布的基础上，超材料超胞模块中每个位置处的超材料单胞按照编码0或者编码1的方式在超胞中有序分布。

5.根据权利要求2所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的动力学有效参数是指：超材料单胞的有效刚度和有效质量，其中：有效刚度通过改变超材料单胞所处的磁场环境进行调节；有效质量通过改变超材料单胞的质量块进行调节。

6.根据权利要求1所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的主动编码可调超材料系统中进一步设有传感器反馈模块、控制器模块和执行器模块，其中：传感器反馈模块与振动传感器相连并对采集到的振动信号进行放大滤波处理，控制器模块与传感器反馈模块相连并对放大滤波后的振动信号采用预设的PID算法进行处理，得到相应的主动执行信息以输入执行器模块，执行器模块与控制器模块相连并根据主动执行信息完成执行功能，实现自适应性的宽带可调低频隔振。

7.根据权利要求6所述的主动编码可调超材料系统，其特征是，所述的PID算法通过比例环节成比例地迅速反映控制主动编码可调超材料系统的偏差，比例控制器立即产生控制作用来减小偏差，以使系统趋于稳定；积分环节用来消除主动编码可调超材料系统的静差提高系统的无差度；微分环节在主动编码可调超材料系统引入一个有效的早期修正信号，加快主动编码可调超材料系统的动作速度，减少调节时间。