[发明专利]减振控制装置及应用其的减振系统

说明书

本发明提供一种数字化、智能化的减振控制装置及应用其的减振系统。该减振控制装置包括：减振控制器，用于调用差分方程形式的传递函数对数字输入信号进行处理，得到数字输出信号：其中，数字输入信号为由感应外界振动所产生的压电感应信号得到；数字输出信号用于生成抑制外界振动的压电作动信号，处理过程的表达式为：G(s)＝Y(s)/U(s)，其中，G(s)为传递函数，Y(s)和U(s)分别为数字输出信号和数字输入信号的拉普拉斯变换。本发明可以大大减小减振系统的体积，提升减振控制的智能性和精确性，具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及机械减振领域，尤其涉及一种减振控制装置及应用其的减振系统。

背景技术

机械振动在工程领域会产生许多不利影响，如结构疲劳损伤、振动噪声、干扰精密仪器工作等。如何抑制结构振动一直是航空航天等领域重大装备密切专注的问题。传统的减振方法主要为添加阻尼层或隔振结构，但这难以满足当前装备轻量化的要求，同时也难以实现低频振动抑制。除此之外，传统被动减振方法难以实现减振性能的智能可调，难以适应复杂多变的工作环境。

压电材料以其具有的力电耦合效应在振动控制领域获得广泛的应用，利用其正压电效应，压电片可以作为传感器监测结构的振动响应并产生电信号；利用其负压电效应，压电片可以作为作动器通过电路对结构振动进行抑制。然而，基于压电片的被动控制方法所需的电路往往比较复杂，并且想要实现低频抑制需要很大的电感值，电路参数对环境变化的适应性差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明以期至少部分地解决以上技术问题中的至少之一。

(二)技术方案

为了实现如上目的，根据本发明的第一个方面，提供了一种减振控制装置，包括：

减振控制器，用于调用差分方程形式的传递函数对数字输入信号进行处理，得到数字输出信号：其中，数字输入信号为由感应外界振动所产生的压电感应信号得到；数字输出信号用于生成抑制外界振动的压电作动信号；

处理过程的表达式为：G(s)＝Y(s)/U(s)，其中，G(s)为传递函数，Y(s)和U(s)分别为数字输出信号和数字输入信号的拉普拉斯变换；

传递函数G(s)的表达式如下：

其中，s＝jω，为拉普拉斯变换的复变量，ω为频域系数；k₃₁为自感作动压电片的力电耦合系数；为自感作动压电片定常应力情况下的本征电容；

其中，n为预设的极点、零点、阻尼系数的数量；ω_p,i、ω_z,i、β_i分别为第i个极点的频率、第i个零点的频率，第i个阻尼系数；i＝1，2，……，n。

在本发明的一些实施例中，减振控制器包括：系数接收模块，用于接收传函系数，传函系数为传递函数经过Z变换后分子、分母各阶项的系数；传函生成模块，用于利用传函系数生成差分方程形式的传递函数；信号处理模块，用于调用差分方程形式的传递函数对数字输入信号进行处理，得到数字输出信号。

在本发明的一些实施例中，还包括：上位机，用于利用预存的传递函数框架以及输入的可调参数，生成传函系数；并将传函系数下发至系数接收模块；其中，可调参数为下列变量组中的一项或者多项：{n、ω_p,i、ω_z,i、β_i}；传函函数框架为传递函数中除可调参数之外的其他部分。

在本发明的一些实施例中，1≤n≤30，0β_i1；ω_z,i的取值范围满足：