欢迎访问西安知识产权运营服务平台
摘要
本发明公开了一种复合型动力吸振器及其控制方法，复合型动力吸振器包括变质量和变刚度模块、信号采集单元、控制单元，变刚度模块包括两块压电陶瓷片和压电陶瓷外接电路，压电陶瓷外接电路由连接块固定在变刚度模块内，压电陶瓷外接电路输出端与压电陶瓷片上下面相连，输入端与电子连接器相连，变质量模块包括储液箱、液体泵和液体下腔通过软管连接。本设计结构简单，在减振带宽内减振效果良好，有效减振频带宽，性能稳定，控制响应时间短，具有很高的实用价值，本发明在现有自适应式吸振器基础上进一步拓宽了减振频带，解决了传统式动力吸振器有效减振频带太窄的问题；克服了主动式动力吸振器过分依赖外界能量的缺陷。
The invention discloses a composite dynamic vibration absorber and a control method thereof. The composite dynamic vibration absorber comprises a variable mass module, a variable rigidity module, a signal acquisition unit and a control unit. The variable rigidity module comprises two piezoelectric ceramic pieces and a piezoelectric ceramic external circuit. The piezoelectric ceramic external circuit is fixed into the variable rigidity module through a connecting block. The output end of the piezoelectric ceramic external circuit is connected with the upper and lower surfaces of the piezoelectric ceramic pieces. The input end of the piezoelectric ceramic external circuit is connected with an electronic connector. The variable mass module comprises a liquid storage tank, a liquid pump and a liquid lower cavity which are connected through hoses. The composite dynamic vibration absorber is simple in structure, the damping effect is good within a damping band, the effective damping band is wide, the performance is stable, the control response time is short, and the practical value is quite high; the damping band is further expanded on the basis of an existing self-adaption vibration absorber, and the problem that an effective damping band of a traditional dynamic vibration absorber is too narrow is solved; and the defect that an active dynamic vibration absorber excessively depends on external energy is overcome.
技术摘要
| 技术功效句 | 系统可靠性高; 本设计只需提供改变压电陶瓷外接电路继电器的电压以及水泵工作时需要的电流; 大幅降低了控制响应时间; 使得调节可靠性高; 大幅降低了主动控制所需的能量; 变刚度模块与质量可调单元相互独立; 质量和刚度连续变化; 在现有自适应式吸振器的基础上进一步拓宽了吸振器的有效减振频带; 可使吸振器快速调整固有频率; 使得吸振器的结构简单; 性能更加稳定 |
| 技术功效短语 | 系统可靠性高; 改变需要电流; 控制响应时间; 调节可靠性高; 降低主动; 独立; 质量刚度连续变化; 有效减振频带; 固有频率快速调整; 控制所需能量; 吸振器结构简单; 拓宽吸振器; 性能稳定 |
| 技术功效1级 | 可靠性; 电流; 可控性; 主动; 独立; 质量; 频带; 速度; 复杂性; 吸振器; 稳定性 |
| 技术功效2级 | 可靠性提高; 电流改善; 可控性; 主动降低; 独立; 质量提高; 频带; 速度提高; 复杂性降低; 吸振器拓宽; 稳定性提高 |
| 技术功效3级 | 系统可靠性提高; 需要电流改善; 响应时间可控性; 调节可靠性提高; 主动降低; 独立; 刚度连续变化质量提高; 有效减振频带; 固有频率调整速度提高; 所需能量可控性; 吸振器结构复杂性降低; 吸振器拓宽; 性能稳定性提高 |
| 技术功效TRIZ参数 | 27-可靠性;37-控制与测量的复杂性;09-速度;36-系统的复杂性;13-稳定性; |
分类号
| 主分类号 |
|
| IPC分类号 | |
| CPC分类号 | F16F15/002; F16F15/007; F16F15/027; F16F2228/04; F16F2228/066; F16F2230/0005; F16F2230/08; F16F2230/18; |
专利历程
2019-05-22
申请日
2019-09-20
首次公开日
2021-10-22
授权公告日
2039-05-22
预估到期日
同族专利
| 同族专利公开号 | |
| 扩展同族公开号 | |
| DocDB公开号 |
| 代理机构 | 西安恒泰知识产权代理事务所 61216 |
| 代理人 | 李婷 |
| 申请语言 | 汉语 |
| 审查员 | 明亚玲 |
权利要求
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
式中
3)令复合型动力吸振器刚度是连续线性变化的，即ke1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，kE为压电陶瓷片短路刚度，C为外接电路的总电容，
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。
5.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述变刚度模块(2)还包括连接块(17)，外接电路(20)由连接块(17)固定在变刚度模块(2)上，压电陶瓷(13)外侧分别与顶盖(15)和底盖(18)刚性连接，顶盖(15)与底盖(18)由壳体(16)固定，顶盖(15)与底盖(18)外侧分别装有连接块(17)。
6.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述液体箱(4)分为空气上腔(26)和液体下腔(27)，所述空气上腔(26)和所述液体下腔(27)由活塞(25)分隔，所述活塞(25)安装在导向杆(28)上，所述导向杆(28)竖向位于所述液体箱(4)中部，在所述液体箱(4)上侧加工有出气孔(24)。
7.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述执行机构还包括储液箱(8)，液体箱(4)通过软管(10)与水泵(11)相连，水泵(11)与储液箱(8)相连。
