[发明专利]一种基于同步开关阻尼技术的压电半主动振动控制装置

摘要

本发明公开了一种基于同步开关阻尼技术的压电半主动振动控制装置，包括电源模块、电路模块和控制面板三个部分，其中电路模块包括开关电路单元、电压源单元、电感单元和负电容单元。本发明装置通过控制面板上的接口与计算机以及贴设在待控结构上的压电元件等设备连接，形成基于非线性同步开关阻尼半主动振动控制系统，能够很好地实现短路同步开关阻尼技术SSDS、电感同步开关阻尼技术SSDI、电压同步开关阻尼技术SSDV和负电容同步开关阻尼技术SSDNC等振动控制技术。

主权项

一种基于同步开关阻尼技术的压电半主动振动控制装置，包括电源模块和振动控制电路模块；其中所述电源模块将220V交流电分别转换为±45V和±12V的直流电给所述振动控制电路模块供电；其特征在于：所述振动控制电路模块包括开关电路单元、电压源单元、电感单元和负电容单元；其中，所述开关电路单元包括第一至第三接口、第一运算放大器、第一至第五电阻、第一至第二场效应管、第一至第四单刀双掷开关、第一至第二二极管；其中，所述第一接口的两端分别与第一电阻的一端和第一运算放大器的反相输入端连接，所述第一运算放大器的反相输入端接地，所述第一电阻的另一端、第二电阻的一端分别与所述第一运算放大器的同相输入端连接；所述第二电阻的另一端、第三电阻的一端、第四电阻的一端、第五电阻的一端分别与所述第一运算放大器的输出端连接； 所述第三电阻的另一端连接所述电源模块的+12V输出；第四电阻的另一端与所述第一场效应管的栅极连接；第五电阻的另一端与第二场效应管的栅极连接；所述第一至第四单刀双掷开关分别包括一个动触点和两个静触点；所述第一场效应管的漏极与第一二极管的阴极连接，所述第一场效应管的源极与第三单刀双掷开关的动触点连接；所述第一二极管的阳极、第二二极管的阴极分别与第二接口的一端连接；所述第二场效应管的漏极与第二二极管的阳极连接，所述第二场效应管的源极与第四单刀双掷开关的动触点连接；所述第二接口的另一端与第一单刀双掷开关的动触点连接；所述第一单刀双掷开关的第一静触点接地，第二静触点与第二单刀双掷开关的动触点连接；所述第二单刀双掷开关的第一静触点与负电容单元连接，第二静触点分别与第三接口的一端、电感单元连接，所述第三接口的另一端接地；所述第三、第四单刀双掷开关的第一静触点分别连接所述电压源单元，所述第三、第四单刀双掷开关的第二静触点分别连接所述第三接口的接地端；所述第一接口连接外部计算机，用于接收外部计算机发出的开关切换信号；所述第二接口连接外部压电元件，用于接收压电元件由于应变产生的电压信号； 当所述开关电路单元的第二接口连接的外部压电元件因振动位移达到正向极值时，所述第二接口、第一二极管、第一场效应管所在支路导通；当所述开关电路单元的第二接口连接的外部压电元件因振动位移达到反向极值时，所述第二接口、第二二极管、第二场效应管所在支路导通；当所述第三单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、第四单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、所述第一单刀双掷开关的动触点与其第一静触点连接时，实现短路同步开关阻尼技术；当所述第三单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、第四单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、所述第一单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、所述第二单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接后与电感单元连接，或者通过第三接口与外接电感连接时，实现电感同步开关阻尼技术；当所述第三单刀双掷开关的动触点与其第一静触点连接、第四单刀双掷开关的动触点与其第一静触点连接、所述第一单刀双掷开关的动触点与其第一静触点连接时，实现电压同步开关阻尼技术；当所述第三单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、第四单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、所述第一单刀双掷开关的动触点与其第二静触点连接、所述第二单刀双掷开关的动触点与其第一静触点连接时，实现负电容同步开关阻尼技术。