[发明专利]板梁结构振动的主动电磁控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及机械振动及噪声控制技术领域，尤其涉及一种板梁结构振动的主动电磁控制系统。

背景技术

任何一个机械系统受到动态激励或干扰时，都会产生响应，表现为结构的振动和噪声，这不仅会降低机械系统的性能，而且会危害人类健康，随着航空航天、精密机械、微纳米技术等领域的发展，对结构振动的抑制成为各种系统设计的一个重要研究课题。然而，现有技术中大多数是采用附加阻尼和压电智能结构的方法进行控制，其存在以下不足：

1）由于设备的运行负荷、运行条件等经常发生变化，引起的振动剧烈程度也在发生变化，而普通的附加阻尼结构一旦制作安装好，其阻尼系数的大小就不可改变，当机械系统运行环境发生变化，特别是共振时，其本身不具备增加阻尼的能力。

2）对压电智能结构，由于现有的压电作动器对振动结构作用力的大小有限，往往会影响控制效果。

本发明采用电磁铁的磁极极性和磁场强度大小变化来控制板梁结构的振动，适合刚度较大板梁结构振动的控制。

发明内容

本发明就是为了解决现有技术存在的不足，提供一种板梁结构振动的主动电磁控制系统；包括不带阻尼材料层的主动电磁控制系统、和带阻尼材料层的主动电磁阻尼控制系统，实现对板梁结构的振动进行控制，以减少机械系统因振动引起的损坏，保持设备的精度和工作可靠性，延长设备的使用寿命，抑制结构对环境产生的噪声污染、保证操作人员的身心健康。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种板梁结构振动的主动电磁控制系统，所述系统包括机械部分和控制部分，所述机械部分包括非铁磁性物质制成的墙壁、板梁结构、电磁铁，所述板梁结构的一端与非铁磁性物质制成的墙壁连接，板梁结构上设有位移传感器，所述电磁铁包括电磁铁A、电磁铁B、电磁铁C、电磁铁D，其中电磁铁A、电磁铁C设于非铁磁性物质制成的墙壁内，所述电磁铁B、电磁铁D设于板梁结构的两侧，所述电磁铁A、电磁铁B、电磁铁D的线圈缠绕方向相同，电磁铁C线圈缠绕方向与电磁铁A、电磁铁B、电磁铁D缠绕方向相反，电磁铁A与电磁铁D通过导线串接在一起，电磁铁B和电磁铁C通过导线串接在一起；所述电磁铁A与电磁铁B的中心线共线，电磁铁C与电磁铁D的中心线共线；所述控制部分包括计算机、功率放大器、整流电路，所述计算机与位移传感器连接，功率放大器输入端与计算机连接，功率放大器输出端的其中一路经不带滤波器的桥式整流电路与电磁铁A、电磁铁D连接，另一路直接与电磁铁B、电磁铁C连接。功率放大器将来自计算机的控制信号放大到设定的倍数，使电磁铁之间产生的作用力足够大以克服板梁的振动，所述驱动电路在功率放大器输出端分为两路，一路经不带滤波器的桥式整流电路与电磁铁A、D连接，另一路直接与电磁铁B、C连接。

所述电磁铁A、电磁铁C以板梁结构4的中心平面为对称面、对称地设于非铁磁性物质制成的墙壁内，所述电磁铁B、电磁铁D对称地设于板梁结构的两侧，所述电磁铁A与电磁铁B的中心线共线，电磁铁C与电磁铁D的中心线共线。

在振动板梁的上下两侧设有阻尼材料层，所述阻尼材料层外面设有约束层，所述电磁铁B、电磁铁D设于约束层外面、并靠近墙壁的一端。

位移传感器设于板梁结构上侧或下侧，位移传感器设于远离非铁磁性物质制成墙壁的一端。当板梁结构向下弯曲振动时位移传感器检测到的位移为正值；当板梁结构向上弯曲振动时位移传感器检测到的位移为负值。位移传感器通过信号线与控制系统计算机连接，计算机通过功率放大器与电磁铁连接，其中功率放大器输出端分为两路，一路通过不带滤波器的桥式全波整流电路与电磁铁A和电磁铁D连接，这样即使功率放大器输出电流方向变化，通过电磁铁A和电磁铁D的电流方向不变，也就是磁极极性总是不变，但其磁场强度可以通过调整电流大小来控制；另一路直接与电磁铁B和电磁铁C连接，这样B和C的磁极极性和磁场强度大小都可以控制。

所述间接控制结构阻尼材料可采用丁基橡胶、氯丁橡胶、丁腈橡胶的任意一种，高温环境可以使用硅橡胶。