[发明专利]一种结构耦合智能正交主被动联合超材料隔振方法

说明书

本发明公开了一种结构耦合智能正交主被动联合超材料隔振方法，属于超材料、减振降噪和主动控制技术交叉领域。本方法利用超材料隔振的周期性排列的结构，在周期性孔洞结构与主承载方向垂直的方向上设置横向作动器，结合振源和基座的传感信号，智能控制作动器在横向方向施加静态和动态载荷，在调节超材料隔振器刚度的同时实施主动隔振。该方法通过对被动隔振性能调控与主动作动的主被动联合隔振，对振源同时进行线谱和宽频谱的优化振动控制，最大程度降低的振源的振动传递，而且主动作动直接作用方向与振动方向垂直，可提升系统稳定性，降低二次激励。

技术领域

本发明涉及一种结构耦合智能正交主被动联合超材料隔振方法，属于超材料和减振降噪技术领域。

背景技术

随着科技水平的提高，对设备振动噪声的隔离一方面要满足降低宽频的振动总级，另一方面也要考虑对线谱进行削峰。超材料隔振装置是一种利用超材料技术来设计得到的隔振器，其通过对材料关键物理尺寸上进行有序结构设计，其力学性能具有广阔的设计空间，在宽频谱隔振应用上具有较大潜力。更重要的特点是其刚度可以通过外部环境条件在进行控制，可结合主动控制进一步对线谱进行控制。针对机电设备积极隔振的主动控制，当前的技术手段依赖于预设模型，控制的线谱数量较少，存在二次噪声、线谱能量转移等此消彼长的现象，整体效果不能令人满意。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种结构耦合智能正交主被动联合超材料隔振方法，能够减少二次噪声、提高对线谱振动的控制能力，在全频段提升对机电设备的积极隔振效果，降低设备向基座的振动传递。

一种结构耦合智能正交主被动联合超材料隔振方法，该隔振方法将主动控制的作动器件同被动隔振的超材料结构相耦合，采用智能控制算法控制作动器向垂直于主承载方向上施加静态和动态载荷，对振源同时进行线谱和宽频谱的优化振动控制。

进一步地，所述智能控制算法采用深度强化学习的手段构建控制网络模型，在开启设备或采用实验室模拟载荷的条件下对控制系统进行在线训练；训练初期，对作动器施加的电压为静态电压加上随机的动态电压，训练时，以上一微小时间段的传感器的频率信号及相位信号作为环境数据，以下一微小时间段的传感器计算所得的关注频段的隔振效果作为奖励值对作动器的电压加载策略进行训练，通过训练得到作动器优化作动的主被动控制参数模型；训训练后得到的控制参数在写入隔振器的控制程序，在安装于应用环境后，使网络参数在设定的变化幅值的上下限范围内进行短时间的就地优化调参，以达到最佳的主被动联合隔振控制效果。

进一步地，所述超材料结构由人工设计的单胞周期性排列组合而成，单胞的结构形式和周期性排列的横纵数量根据使用情况而定，单胞的剖面形状为三角形、六边形、四边形、五边形或圆形；排列的行数和列数为1～20。

进一步地，所述超材料结构的制造基材采用橡胶、工程塑料、聚氨酯材料、木材、复合材料、钢、铁、钛或合金。

进一步地，所述作动器采用压电陶瓷、磁致伸缩作动器、电致伸缩作动器或形状记忆合金、直线电机或电磁式作动器。

进一步地，所述作动器与超材料结构之间的耦合形式采取在结构所形成的孔洞内连续布置或间隔布置，作动器的安装方式为嵌入、粘接或螺接。

进一步地，所述作动器的作动方向与设计所需隔振的主要振动方向垂直，垂直角度在设计时根据需要在90°±20°范围内选取，具体作动方向可在该垂直平面内根据结构特点任意选取。

进一步地，所述控制程序生成的控制模块集成在隔振器内部、外部或两个及以上隔振器组网互联。

进一步地，所述主动控制的传感信号来源于集成在隔振装置内部和外接的传感器。

进一步地，所述线谱的频率范围为1Hz-1kHz，线谱数量控制数量不小于1，不超过1000。

有益效果：