專利名稱：磁流變液阻尼式動力吸振器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種應(yīng)用于建筑物主體結(jié)構(gòu)、高精密儀器加工設(shè)備主體結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體芯片制造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)、納米加工機器主體結(jié)構(gòu)以及機械制造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)上的減振裝置，尤其涉及一種能隨機控制振動、減振的頻帶寬、低頻性能好、可調(diào)節(jié)控制力頻率和阻尼參數(shù)、能實現(xiàn)“最佳調(diào)諧”的磁流變液阻尼式動力吸振器。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)外雖然已經(jīng)有了很多種類型的吸振器，這些吸振器一是無法同時調(diào)節(jié)吸振力的幅值、頻率和阻尼系數(shù)，而且阻尼系數(shù)(或阻尼力)的調(diào)節(jié)范圍過?。欢窃诎惭b過程中沒有考慮吸振器的質(zhì)量對振動系統(tǒng)的影響；三是每個吸振器只能對應(yīng)一階模態(tài)振動。
按照傳統(tǒng)的減振設(shè)計思想，普通減振系統(tǒng)的阻尼不宜過大。如果單是從諧振控制觀點出發(fā)，希望增加系統(tǒng)的阻尼值，達到減小諧振傳遞率，以限制諧振幅值。通常的設(shè)計方法中，一種是使系統(tǒng)的諧振頻率盡量避開激勵頻率，吸振器在共振點附近具有較小的阻尼值，而其它點具有較大的阻尼值，以獲得良好的減振設(shè)計效果；另一種是當激勵頻率較寬，吸振器的共振頻率與激勵頻率很難相近時，只能適當增加系統(tǒng)的阻尼值，使吸振系統(tǒng)既具有比較好的吸振效果，又兼顧到諧振控制，對諧振放大使之具有一定的控制能力。從單純的減振角度來說，阻尼值的增加會降低減振效果。很顯然這種作法無論是對諧振控制還是高頻振動隔離，都不能達到最佳設(shè)計效果。為適應(yīng)隨機振動的最佳控制要求，減振的頻帶寬、低頻性能好，使控制力頻率和阻尼等參數(shù)均可調(diào)節(jié)，以能實現(xiàn)“最佳調(diào)諧”的主動式阻尼動力減振器就成為當務(wù)之急。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于解決減振裝置中存在的問題，提供一種能適應(yīng)隨機振動的最佳控制要求，使控制力頻率和阻尼等參數(shù)均可調(diào)節(jié)的磁流變液阻尼式動力吸振器。
眾所周知，振動作為自然界的一種普遍現(xiàn)象，有其有利的一面，也有其不利的一面，它產(chǎn)生的危害更是不容忽視，同時振動所產(chǎn)生的對人類效益也備受關(guān)注。隨著社會的進步和科技的發(fā)展，特別是高科學(xué)技術(shù)的開發(fā)利用，傳統(tǒng)的減振方法在許多場合下很難達到高精度減振的要求。例如，在半導(dǎo)體芯片制造和納米加工等過程中，為使高精密儀器設(shè)備能在復(fù)雜的隨機振動環(huán)境下有效地工作，必須要為其提供一個能對隨機振動進行控制的高精度而穩(wěn)定的隔振平臺，這對振動控制技術(shù)提出了更高的要求。一般，用阻尼和彈性元件所構(gòu)成的減振系統(tǒng)對精密儀器設(shè)備進行減振，這個減振系統(tǒng)充分吸收來自安裝基礎(chǔ)及設(shè)備本身所產(chǎn)生的外亂，抑制振動響應(yīng)。但是，在振動系統(tǒng)上安裝了吸振器后，一是會使振動系統(tǒng)的動力特性發(fā)生變化，振動響應(yīng)的固有頻率發(fā)生變化，直接影響減振效果；二是振動系統(tǒng)的最大振動響應(yīng)點可能發(fā)生變化，降低減振效果。而且，外界的激振力的頻率也是變量，是時間的函數(shù)。因此，為了消除這種由外界激起的振動而實現(xiàn)最佳減振，必須使安裝吸振器的振動力的幅值、頻率及阻尼系數(shù)都能隨外亂的變化而變化，以滿足“最佳調(diào)諧”控制要求。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是本發(fā)明對需要振動控制的物體結(jié)構(gòu)主體安裝吸振器，物體結(jié)構(gòu)主體受到外力作用，發(fā)生隨機振動時，結(jié)構(gòu)離散系統(tǒng)的振動微分方程為 式中mi，j為振動系統(tǒng)質(zhì)量矩陣的第i行、第j列元素；ci，j為振動系統(tǒng)阻尼矩陣的第i行、第j列元素；ki，j為振動系統(tǒng)剛度矩陣的第i行、第j列元素； 及 分別是振動系統(tǒng)的振動響應(yīng)位移、速度及加速度； 為作用于振動系統(tǒng)的外力。
假如有一個阻尼式吸振器安裝在振動系統(tǒng)的第m個質(zhì)點上，則由吸振器質(zhì)量塊的振動所產(chǎn)生的慣性力就通過吸振器的阻尼器和彈簧作用在系統(tǒng)的第m質(zhì)點上，出現(xiàn)一個附加的外力，使振動系統(tǒng)的振動響應(yīng)發(fā)生變化。
高精密儀器設(shè)備的結(jié)構(gòu)和尺寸主要受儀器設(shè)備的性能指標限制，一般設(shè)計制造后難于根據(jù)結(jié)構(gòu)動力特性要求進行修改，如果動力特性嚴重不合技術(shù)指標時只能在設(shè)計階段修改設(shè)計。為此，改善儀器設(shè)備的振動環(huán)境的最好方法是選則阻尼式吸振器的附加質(zhì)量、彈簧剛度和阻尼系數(shù)。用數(shù)值計算方法可以得出安裝多個吸振器后的振動系統(tǒng)的各點的振動加速度、速度及位移，這些變量都是隨阻尼式吸振器的參數(shù)變化而改變的，具體的振動系統(tǒng)的加速度和位移可表示為 式中 及 分別是阻尼式吸振器的質(zhì)量、剛度及阻尼系數(shù)，其中向量數(shù)是吸振器的個數(shù)。
本發(fā)明用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法求解阻尼式吸振器的參數(shù)時，需要建立控制對象和誤差評價函數(shù)的方程式及誤差評價函數(shù)，在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)體系中獲得振動系統(tǒng)的評價參數(shù)?？紤]用m吸振器進行吸振的情況，在全頻率范圍內(nèi)，由振動系統(tǒng)的加速度和位移構(gòu)成的二次非線性評價函數(shù)為 式中r和g分別是振動系統(tǒng)的位移和加速度對評價函數(shù)的影響因子，n是振動系統(tǒng)離散后的單元數(shù)，ω是振動頻率。
為了減小振動系統(tǒng)的振動，需要在整個結(jié)構(gòu)和研究頻率范圍內(nèi)，求出使式(3)的J值最小的吸振器的參數(shù)。在吸振器設(shè)計中，從有效吸振的角度分析，在整個吸振頻率范圍內(nèi)進行時間積分能得到好的效果。因此，評價函數(shù)就成為非線性的，不能適用線性控制理論。對這樣的問題，構(gòu)造一個由輸入、中間和輸出三層構(gòu)成的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，建立使非線性評價函數(shù)為最小的吸振器參數(shù)的求法。
將式(3)離散化，變成能夠進行數(shù)值計算的形式，式(3)的新表示形式如下 式中si是第i個單元的表面積。
假如在振動系統(tǒng)上安裝有k只吸振器，則用向量表示的吸振器參數(shù)為 將吸振器的參數(shù) 作為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的輸入，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)輸出的非線性二次形目標函數(shù)用T表示。進一步，用非線性評價函數(shù)Jn和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出目標函數(shù)Tn構(gòu)成一個誤差評價函數(shù)，即En＝(Jn，k-Tn，k)2/2(6)為求使上式的誤差評價函數(shù)為最小的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)輸入向量的吸振器參數(shù)，要進行優(yōu)化設(shè)計。作為求解En最小值或極小值的方法，采用最速下降法。即，誤差評價函數(shù)En只是神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的輸出目標函數(shù)Tn和評價函數(shù)Jn的構(gòu)成的評價函數(shù)，其對輸入向量 的微分用下式表示∂En∂xi=(Jn-Tn)(Jn∂xi-Tn∂xi)---(7)]]>用差分形式表示評價函數(shù)Jn，則∂Jn∂xi=3Jn-4Jn-1+Jn-22(xi,n-xi,n-1)---(8)]]>輸出目標函數(shù)Tn是輸入向量 層間結(jié)合系數(shù) 及輸入與輸出傳遞函數(shù)的函數(shù)，微分后的輸出目標函數(shù)Tn如下∂Tn∂xi=ucoc(1-oc)[Σj=14ub,jwbc,job,j(1-ob,j)ua,iwab,ijoa,i(1-oa,i)]---(9)]]>式中oc是輸出層的輸出；ob，j是中間層的第j個結(jié)點的輸出；oa，i是輸入層第i個結(jié)點的輸出；uc是輸出層的輸入與輸出傳遞函數(shù)值；ub，j是中間層第j個結(jié)點的輸入與輸出傳遞函數(shù)值；ua，i是輸入層第i個結(jié)點的輸入與輸出傳遞函數(shù)值；wab，ij是輸入層第i個結(jié)點與中間層第j個結(jié)點的結(jié)合系數(shù)；wbc，j是中間層第j個結(jié)點與輸出層的結(jié)合系數(shù)。
將式(8)和式(9)代入式(7)中，得∂En∂xi=(Jn,k-Tn,k){3Jn-4Jn-1+Jn-22(xi,n-xi,n-1)-ucoc(1-oc)[Σj=14ub,jwbc,job,j(1-ob,j)ua,iwab,ijoa,i(1-oa,i)]}---(10)]]>
在優(yōu)化設(shè)計中，從某點 出發(fā)尋找目標函數(shù)En最小值的搜索方向為該點的負梯度方向，沿此方向搜索使函數(shù)值在該點附近的范圍內(nèi)下降最快。按此規(guī)律不斷走步，形成以下的迭代算法xi,n=xi,n-1-η∂En∂xi(n=0,1,2,3,4,......)---(11)]]>式(11)中，沿著目標函數(shù)En不斷減小的方向連續(xù)修正輸入函數(shù)——吸振器參數(shù)，最終使目標函數(shù)En取得最小值。η為一維搜索的最佳步長，用滿足目標函數(shù)的極值條件求解。
為了給各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元提供非線性的輸入輸出特性，作為輸入輸出函數(shù)采用通常的S型曲線，這種曲線對神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算有很大的影響。以前，所有的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元都采用同樣的S型曲線，本發(fā)明采用的S型曲線是與本次輸入xi和上次的輸入與輸出傳遞函數(shù)有關(guān)，其計算公式如下un,j=f(xn,i,un-1,j)=11+exp(-xn,i·un-1,j)---(12)]]>在S型曲線中，如果指數(shù)函數(shù)的指數(shù)非常小的場合，函數(shù)的線性強起來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算的仿真能力就降低，而且，輸出層的輸出量對層間結(jié)合系數(shù)的靈敏度和對輸入層輸入的修正量都會減弱，收斂計算要化費相當?shù)臅r間；反之，如果指數(shù)函數(shù)的指數(shù)非常大的場合，函數(shù)的線性強起來，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算的仿真能力也要降低，函數(shù)本身成為開關(guān)函數(shù)，各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元的輸出都只取0或1，仿真計算的效率和計算精度極度下降，有時甚至導(dǎo)致無法計算。因此，S型曲線的指數(shù)的最佳值應(yīng)該是兩個極值(0或1)之間的數(shù)值，而且，這個最佳值在各神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)單元中取不同的數(shù)值。從神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)和計算速度方面考慮，開始計算時，設(shè)定初始的輸入輸出傳遞函數(shù)u0，j，而后，在計算中，為盡快減小輸出層的目標函數(shù)的誤差，有必要不斷優(yōu)化S型曲線的指數(shù)函數(shù)的指數(shù)。在吸振器設(shè)計中，限定S型曲線的指數(shù)在如下范圍內(nèi)|xn，i·un-1，i|≤2.1 (13)為求使目標函數(shù)的誤差為最小的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的層間結(jié)合系數(shù)wab，ij，以最速下降法為基礎(chǔ)構(gòu)建誤差反傳遞方法，作為漸進的層間結(jié)合系數(shù)wab，ij的計算方法如下式所示wab，ij(n+1)＝wab，ij(n)-μ·un，j(14)式中wab，ij是輸入層a第i個結(jié)點與中間層b第j個結(jié)點的結(jié)合系數(shù)；un，j是中間層第j個結(jié)點的輸入與輸出傳遞函數(shù)；μ是收縮系數(shù)，表示每次計算修正大小的小于1的正數(shù)。在神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，一般遵循減少輸出層的輸出與目標函數(shù)指導(dǎo)信號的誤差值，用反傳遞方法計算構(gòu)成神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的神經(jīng)單元的靈敏度，按照輸出層、中間層的順序求出層間結(jié)合系數(shù)，參見圖3、圖4。
安裝吸振器后的振動幅值減小效果，經(jīng)檢測對比，最大的振動加速度響應(yīng)振幅可以減少到原來的9.8％，參見圖5和圖6。
結(jié)構(gòu)主體的一側(cè)固定設(shè)置吸振器，結(jié)構(gòu)主體逐層設(shè)置若干個傳感器，吸振器的支承架與結(jié)構(gòu)主體的側(cè)壁固定相連接，支承架的整體為凹形，支承架上設(shè)置至少二根以上導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的端部與支承架的側(cè)支壁固定相連接，導(dǎo)軌上設(shè)置質(zhì)量塊，絲杠的一端部與電動機的輸出端相連接，絲杠的另一端部貫穿質(zhì)量塊，驅(qū)動電動機帶動絲杠推動質(zhì)量塊沿導(dǎo)軌往復(fù)平移。
吸振器是由帶有直線導(dǎo)軌的直線電動機、絲杠、支承架、磁流變液阻尼器和金屬彈簧構(gòu)成。支承架為底板和側(cè)支壁組成，截面積呈“凹”形；直線電動機的絲杠的另一端部相對垂直安裝在支承架的側(cè)支壁上。電動機可以采用旋轉(zhuǎn)電機配合齒輪減速箱與絲杠機構(gòu)，亦可以采用旋轉(zhuǎn)電機配合齒輪減速箱與齒輪齒條機構(gòu)。
在質(zhì)量塊與支承架的側(cè)支壁之間沿絲杠周圍設(shè)置至少二個以上彈簧，彈簧的兩端部各自與質(zhì)量塊和支承架的側(cè)支壁固定相連接。
2N只金屬彈簧分別安裝在支承架和質(zhì)量塊之間，彈簧與直線導(dǎo)軌相對平行設(shè)置，N為1-4。
在質(zhì)量塊與支承架的側(cè)支壁之間沿絲杠周圍設(shè)置至少二個以上磁流變液阻尼器，磁流變液阻尼器的兩端部各自與質(zhì)量塊和支承架的側(cè)支壁固定相連接。
磁流變液在外加磁場作用下其流變動態(tài)特性發(fā)生急劇變化，可由流動性良好的液體狀態(tài)在短時間(毫秒級)內(nèi)粘度增大，而呈現(xiàn)類似固體的狀態(tài)，其強度由剪切屈服應(yīng)力來表征；而且這種變化是連續(xù)、可逆的，即一旦去掉磁場后，又變成可以流動的液體。利用磁流變液的這種特性制成一種阻尼可控器件--磁流變液阻尼器，其工作原理是調(diào)節(jié)勵磁線圈中的電流獲得不同強度的磁場，使阻尼通道中磁流變液的流動特性發(fā)生變化，從而改變減振器的阻尼力。磁流變液阻尼器可以采用電磁式阻尼器，2n個磁流變液阻尼器分別安裝在支承架和質(zhì)量塊之間，磁流變液阻尼器與直線導(dǎo)軌相對平行設(shè)置，N為1-4。
傳感器收集結(jié)構(gòu)主體的振動頻率，傳感器通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，傳感器把振動頻率通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器傳送給主控計算機，A/D轉(zhuǎn)換器將傳感器收集結(jié)構(gòu)主體的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機，電動機通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，主控計算機依據(jù)結(jié)構(gòu)主體的振動頻率范圍經(jīng)綜合信息處理后通過D/A轉(zhuǎn)換器和電動機控制器向電動機發(fā)出指令，電動機通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器向主控計算機傳輸電動機的運行的信息。
本發(fā)明是由金屬彈簧、磁流變液阻尼器、附加質(zhì)量塊和控制器構(gòu)成，計算機將運動指令輸送給控制器，控制器驅(qū)動直線電動機前后運動，直線電動機帶動附加質(zhì)量塊移動，附加質(zhì)量塊控制金屬彈簧的壓縮量和磁流變液阻尼器活塞桿的運動速度，從而產(chǎn)生不同頻率的慣性力和阻尼力，安裝在結(jié)構(gòu)主體上的磁流變液阻尼式吸振器和需要減振物體一起構(gòu)成減振系統(tǒng)。
傳感器與放大器相連接，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接。傳感器把結(jié)構(gòu)主體的振動頻率傳遞給放大器，放大器把傳感器收集的振動頻率放大并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機。主控計算機與D/A轉(zhuǎn)換器相連接，D/A轉(zhuǎn)換器與電動機控制器相連接，電動機控制器與電動機相連接。主控計算機經(jīng)綜合信息處理后發(fā)出指令傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把主控計算機發(fā)出的指令進行數(shù)字信息轉(zhuǎn)換并傳遞給電動機控制器，電動機控制器按照主控計算機的指令啟動電動機或關(guān)閉電動機或變化電動機的轉(zhuǎn)速。
通過電動機的移動距離和速度的變化改變慣性力(剛度項)與激振頻率、利用電磁線圈中電流強度的變化方便地改變阻尼系數(shù)，使得本發(fā)明具有良好的減振性能，從而為高精密環(huán)境下的振動控制提供了良好的使用條件。
本發(fā)明對需要振動控制的物體結(jié)構(gòu)主體安裝吸振器，使其動態(tài)特性發(fā)生變化，改變了吸振器設(shè)計的初始條件，結(jié)構(gòu)的最大振動響應(yīng)點要發(fā)生變化，模態(tài)質(zhì)量、彈簧力、阻尼力也都發(fā)生變化，結(jié)果使吸振器的最佳設(shè)計值偏離實際需要。在隨機激勵作用下，機械結(jié)構(gòu)具有連續(xù)分布的響應(yīng)頻譜，也就是包含著多種頻率分量，根據(jù)現(xiàn)有的每一個吸振器只對應(yīng)控制一階固有頻率的理論，結(jié)構(gòu)主體的減振需要無數(shù)只吸振器，可在結(jié)構(gòu)主體上設(shè)置若干個吸振器。本發(fā)明針對不同隨機振動環(huán)境下的振動系統(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以結(jié)構(gòu)位移和加速度的平方和為最小的目標函數(shù)，通過數(shù)值計算方法求得吸振器的最佳安裝位置、質(zhì)量和阻尼系數(shù)與剛度系數(shù)的變化范圍，使吸振器獲得最佳的減振效果。
本發(fā)明根據(jù)需要測定需要減振物體結(jié)構(gòu)主體的振動頻率范圍；確定基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標函數(shù)；利用數(shù)值仿真方法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍；利用上述參數(shù)完成安裝吸振器。依據(jù)吸振器的安裝位置、質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)為輸入變量，被減振物體的位移方差最小作為目標函數(shù)，確定最佳的輸入變量制成操作軟件。在安裝過程中采用安裝位置、質(zhì)量和被減振物體的位移方差參數(shù)得到以用少量的磁流變液阻尼式動力吸振器控制多階模態(tài)的振動的方法。
本發(fā)明使用時，支承架牢固安裝在需要減振的物體結(jié)構(gòu)主體上，由支承架帶有附加質(zhì)量的直線電動機、金屬彈簧、磁流變液阻尼器和有關(guān)控制器構(gòu)成吸振器。利用直流電動機的運動速度和移動距離大小改變慣性力(剛度項)與控制力頻率；由于電流的大小與阻尼成非線性關(guān)系，利用電磁線圈中電流強度的變化可很方便地改變阻尼系數(shù)，從而為振動的主動控制提供了簡單易行的條件，使得動力減振器具有良好的非線性減振性能，一直保持最佳的“偕振”控制狀態(tài)。需要進行振動控制的物體結(jié)構(gòu)主體因為動力減振器的安裝會使其結(jié)構(gòu)的動態(tài)特性發(fā)生變化；受隨機激勵的結(jié)構(gòu)響應(yīng)具有連續(xù)分布的頻譜，包含著各種頻率分量。針對不同隨機振動下的振動系統(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)建立以主質(zhì)量位移方差為最小的目標函數(shù)，通過數(shù)值仿真求得減振器的安裝位置和質(zhì)量、阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍，使減振器獲得最佳的減振效果。
本發(fā)明是磁流變液阻尼式動力吸振器。結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計科學(xué)，減振效果明顯，操作靈活，應(yīng)用范圍廣，磁流變阻尼器具有調(diào)節(jié)范圍寬、功耗低、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單、能隨機控制振動、減振的頻帶寬、低頻性能好、可調(diào)節(jié)控制力頻率和阻尼參數(shù)、能實現(xiàn)“最佳調(diào)諧”等特點。本發(fā)明在需要減振的物體結(jié)構(gòu)主體上，利用直流電動機的直線運動速度和移動距離大小來改變慣性力(剛度項)與控制力頻率；利用磁流變液中的電流大小與阻尼成非線性關(guān)系的特點采用磁流變液阻尼器，很方便地改變阻尼系數(shù)，從而為振動的主動控制提供了簡單易行的條件，使得主動減振器具有良好的非線性減振性能；針對隨機振動下的振動系統(tǒng)，基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法建立以主質(zhì)量位移方差最小作為目標函數(shù)，通過數(shù)值仿真法確定減振器的安裝位置和質(zhì)量及阻尼系數(shù)和剛度系數(shù)的變化范圍，使吸振器獲得最佳吸振效果，能適應(yīng)隨機振動的最佳控制要求，使控制力頻率和阻尼等參數(shù)均可調(diào)節(jié)，最大的振動加速度響應(yīng)振幅可以減少到原來的9.8％。本發(fā)明廣泛的應(yīng)用于建筑物主體結(jié)構(gòu)、高精密儀器加工設(shè)備主體結(jié)構(gòu)、半導(dǎo)體芯片制造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)、納米加工機器主體結(jié)構(gòu)以及機械制造設(shè)備主體結(jié)構(gòu)等技術(shù)領(lǐng)域的減振裝置，在減振領(lǐng)域中有良好的開發(fā)前景。
以下結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明詳細說明。


圖1磁流變液阻尼式動力吸振器的示意2磁流變液阻尼式動力吸振器的電路連接3神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)計算框4神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型5磁流變液阻尼式吸振器的結(jié)構(gòu)主體的減振效果對比6磁流變液阻尼式吸振器的結(jié)構(gòu)主體的減振效果對比圖1電動機，2質(zhì)量塊，3磁流變液阻尼器，4彈簧，5導(dǎo)軌，6傳感器，7結(jié)構(gòu)主體，8支承架，9吸振器，10絲杠具體實施方式
實施例1結(jié)構(gòu)主體(7)的一側(cè)固定設(shè)置吸振器(9)，結(jié)構(gòu)主體(7)逐層設(shè)置若干個傳感器(6)，吸振器(9)的支承架(8)與結(jié)構(gòu)主體(7)的側(cè)壁固定相連接，支承架(8)的整體為凹形，支承架(8)上設(shè)置至少二根以上導(dǎo)軌(5)，導(dǎo)軌(5)的端部與支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接。
導(dǎo)軌(5)上設(shè)置質(zhì)量塊(2)，絲杠(10)的一端部與電動機(1)的輸出端相連接，絲杠(10)的另一端部貫穿質(zhì)量塊(10)，驅(qū)動電動機(1)帶動絲杠(10)推動質(zhì)量塊(2)沿導(dǎo)軌(5)往復(fù)平移。
在質(zhì)量塊(2)與支承架(8)的側(cè)支壁之間沿絲杠(10)周圍設(shè)置至少二個以上彈簧(4)，彈簧(4)的兩端部各自與質(zhì)量塊(2)和支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接。
在質(zhì)量塊(2)與支承架(8)的側(cè)支壁之間沿絲杠(10)周圍設(shè)置至少二個以上磁流變液阻尼器(3)，磁流變液阻尼器(3)的兩端部各自與質(zhì)量塊(2)和支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接，如圖1、圖2所示。
實施例2傳感器(6)收集結(jié)構(gòu)主體(7)的振動頻率，傳感器(6)通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，傳感器(6)把振動頻率通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器傳送給主控計算機，A/D轉(zhuǎn)換器將傳感器(6)收集結(jié)構(gòu)主體的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機，電動機(1)通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，主控計算機依據(jù)結(jié)構(gòu)主體(7)的振動頻率范圍經(jīng)綜合信息處理后通過D/A轉(zhuǎn)換器和電動機控制器向電動機(1)發(fā)出指令，電動機(1)通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器向主控計算機傳輸電動機(1)的運行的信息，如圖1、圖2所示。
實施例3傳感器(6)與放大器相連接，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接。傳感器(6)把結(jié)構(gòu)主體的振動頻率傳遞給放大器，放大器把傳感器(6)收集的振動頻率放大并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機。主控計算機與D/A轉(zhuǎn)換器相連接，D/A轉(zhuǎn)換器與電動機控制器相連接，電動機控制器與電動機相連接；主控計算機經(jīng)綜合信息處理后發(fā)出指令傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把主控計算機發(fā)出的指令進行數(shù)字信息轉(zhuǎn)換并傳遞給電動機控制器，電動機控制器按照主控計算機的指令啟動電動機，如圖1、圖2所示。
實施例4傳感器(6)與放大器相連接，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接。傳感器(6)把結(jié)構(gòu)主體的振動頻率傳遞給放大器，放大器把傳感器(6)收集的振動頻率放大并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機。主控計算機與D/A轉(zhuǎn)換器相連接，D/A轉(zhuǎn)換器與電動機控制器相連接，電動機控制器與電動機相連接。主控計算機經(jīng)綜合信息處理后發(fā)出指令傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把主控計算機發(fā)出的指令進行數(shù)字信息轉(zhuǎn)換并傳遞給電動機控制器，電動機控制器按照主控計算機的指令關(guān)閉電動機，如圖1、圖2所示。
實施例5傳感器(6)與放大器相連接，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接。傳感器(6)把結(jié)構(gòu)主體的振動頻率傳遞給放大器，放大器把傳感器(6)收集的振動頻率放大并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機。主控計算機與D/A轉(zhuǎn)換器相連接，D/A轉(zhuǎn)換器與電動機控制器相連接，電動機控制器與電動機相連接。主控計算機經(jīng)綜合信息處理后發(fā)出指令傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把主控計算機發(fā)出的指令進行數(shù)字信息轉(zhuǎn)換并傳遞給電動機控制器，電動機控制器按照主控計算機的指令變化電動機的轉(zhuǎn)速，如圖1、圖2所示。
權(quán)利要求
1.一種磁流變液阻尼式動力吸振器，其特征是結(jié)構(gòu)主體(7)的一側(cè)固定設(shè)置吸振器(9)，結(jié)構(gòu)主體(7)逐層設(shè)置若干個傳感器(6)，吸振器(9)的支承架(8)與結(jié)構(gòu)主體(7)的側(cè)壁固定相連接，支承架(8)的整體為凹形，支承架(8)上設(shè)置至少二根以上導(dǎo)軌(5)，導(dǎo)軌(5)的端部與支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接，導(dǎo)軌(5)上設(shè)置質(zhì)量塊(2)，絲杠(10)的一端部與電動機(1)的輸出端相連接，絲杠(10)的另一端部貫穿質(zhì)量塊(10)，驅(qū)動電動機(1)帶動絲杠(10)推動質(zhì)量塊(2)沿導(dǎo)軌(5)往復(fù)平移；在質(zhì)量塊(2)與支承架(8)的側(cè)支壁之間沿絲杠(10)周圍設(shè)置至少二個以上彈簧(4)，彈簧(4)的兩端部各自與質(zhì)量塊(2)和支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接；在質(zhì)量塊(2)與支承架(8)的側(cè)支壁之間沿絲杠(10)周圍設(shè)置至少二個以上磁流變液阻尼器(3)，磁流變液阻尼器(3)的兩端部各自與質(zhì)量塊(2)和支承架(8)的側(cè)支壁固定相連接；傳感器(6)收集物結(jié)構(gòu)主體(7)的振動頻率，傳感器(6)通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，傳感器(6)把振動頻率通過放大器和A/D轉(zhuǎn)換器傳送給主控計算機，A/D轉(zhuǎn)換器將傳感器(6)收集結(jié)構(gòu)主體的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機，電動機(1)通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接，主控計算機依據(jù)結(jié)構(gòu)主體(7)的振動頻率范圍經(jīng)綜合信息處理后通過D/A轉(zhuǎn)換器和電動機控制器向電動機(1)發(fā)出指令，電動機(1)通過電動機控制器和D/A轉(zhuǎn)換器向主控計算機傳輸電動機(1)的運行的信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁流變液阻尼式動力吸振器，其特征在于所述的傳感器(6)與放大器相連接，放大器與A/D轉(zhuǎn)換器相連接，A/D轉(zhuǎn)換器與主控計算機相連接；傳感器(6)把結(jié)構(gòu)主體的振動頻率傳遞給放大器，放大器把傳感器(6)收集的振動頻率放大并傳遞給A/D轉(zhuǎn)換器，A/D轉(zhuǎn)換器將放大的振動頻率轉(zhuǎn)換成數(shù)字信息傳送給主控計算機；主控計算機與D/A轉(zhuǎn)換器相連接，D/A轉(zhuǎn)換器與電動機控制器相連接，電動機控制器與電動機相連接；主控計算機經(jīng)綜合信息處理后發(fā)出指令傳遞給D/A轉(zhuǎn)換器，D/A轉(zhuǎn)換器把主控計算機發(fā)出的指令進行數(shù)字信息轉(zhuǎn)換并傳遞給電動機控制器，電動機控制器按照主控計算機的指令啟動電動機或關(guān)閉電動機或變化電動機的轉(zhuǎn)速。
全文摘要
本發(fā)明是磁流變液阻尼式動力吸振器。結(jié)構(gòu)主體的一側(cè)固定設(shè)置吸振器，結(jié)構(gòu)主體逐層設(shè)置若干個傳感器，吸振器的支承架與結(jié)構(gòu)主體的側(cè)壁固定相連接，支承架的整體為凹形，導(dǎo)軌的端部與支承架的側(cè)支壁固定相連接，導(dǎo)軌上設(shè)置質(zhì)量塊，絲杠的一端部與電動機的輸出端相連接，驅(qū)動電動機帶動導(dǎo)軌推動質(zhì)量塊沿導(dǎo)軌往復(fù)平移，在質(zhì)量塊與支承架之間沿導(dǎo)軌周圍至少設(shè)置二個以上彈簧和磁流變液阻尼器，彈簧和磁流變液阻尼器的兩端部各自與質(zhì)量塊和支承架的底板固定相連接。本發(fā)明結(jié)構(gòu)合理，設(shè)計科學(xué)，減振效果明顯，操作靈活，應(yīng)用范圍廣，磁流變阻尼器具有調(diào)節(jié)范圍寬、功耗低、響應(yīng)速度快、結(jié)構(gòu)簡單等特點，最大的振動加速度響應(yīng)振幅可以減少到原來的9.8％。
文檔編號F16F15/023GK1844698SQ20061001361
公開日2006年10月11日 申請日期2006年5月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月8日
發(fā)明者李連進 申請人:天津商學(xué)院