專利名稱：速度成比例的主動(dòng)減振系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于主動(dòng)減振器的運(yùn)行方法，該主動(dòng)減振器具有布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振裝置，-其中，由主動(dòng)減振器的控制裝置，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，確定用于減振裝置的、對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行減振的控制方式，-其中，減振裝置的布置在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振驅(qū)動(dòng)裝置由控制裝置相應(yīng)于確定的控制方式來控制。本發(fā)明還涉及一種包括機(jī)器代碼的控制程序，該機(jī)器代碼能由用于主動(dòng)減振器的控制裝置直接執(zhí)行，其中通過控制裝置來執(zhí)行機(jī)器代碼實(shí)現(xiàn)了 控制裝置按照這種運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行。本發(fā)明還涉及一種用于主動(dòng)減振器的控制裝置，其中，控制裝置這樣設(shè)計(jì)或者編程，即該控制裝置按照這種運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行。本發(fā)明還涉及一種主動(dòng)減振器，-其中，主動(dòng)減振器具有布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振裝置，-其中，減振裝置具有布置在機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振驅(qū)動(dòng)裝置，-其中，主動(dòng)減振器具有傳感器，借助于該傳感器能檢測到機(jī)械結(jié)構(gòu)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，和-其中，主動(dòng)減振器具有控制裝置，該控制裝置與傳感器以數(shù)據(jù)技術(shù)相連接以用于接收由傳感器所檢測的變量，并且與減振驅(qū)動(dòng)裝置以控制技術(shù)相連接以用于控制該減振驅(qū)動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
由US4635892A得知一種開頭所述類型的運(yùn)行方法。在這種運(yùn)行方法中使可運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量反向于機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)而移動(dòng)。在機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)和可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的補(bǔ)償運(yùn)動(dòng)之間的相位偏差達(dá)180°。由EP0841296A1同樣也得知一種開頭所述類型的運(yùn)行方法。在這種運(yùn)行方法中使可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)裝置和絲杠以如同出現(xiàn)的振動(dòng)相同的頻率和波長而移動(dòng)，但是此時(shí)的相位偏差為90°。由US2005/082994A1得知一種主動(dòng)減振器，其中可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過板簧與能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)相連接。可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過電的直線驅(qū)動(dòng)裝置來控制。由GB2447231A得知一種主動(dòng)減振器，該主動(dòng)減振器通過彈簧作用在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上。由W003/000004A2得知一種主動(dòng)減振器，其中可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過彈簧作用在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)上?？蛇\(yùn)動(dòng)質(zhì)量在其背離機(jī)械結(jié)構(gòu)的一側(cè)上加載了信號(hào)，從而使可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的速度與機(jī)械結(jié)構(gòu)的偏移量成比例。由US5255764A得知一種減振器，該減振器可替換地能作為主動(dòng)的或者作為被動(dòng)的減振器來運(yùn)行。在被動(dòng)運(yùn)行時(shí)，可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過彈簧耦合于能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)，以便與機(jī)械結(jié)構(gòu)一同諧振。關(guān)于主動(dòng)運(yùn)行，在US5255764A里沒有更詳細(xì)的說明。由JP03200694A得知一種主動(dòng)減振器，其中使得擺動(dòng)質(zhì)量在圓形彎曲的軌道上偏移，從而-正如鐘表的鐘擺那樣-重力作為反推力起作用。將機(jī)械結(jié)構(gòu)的位置和速度與擺動(dòng)質(zhì)量的位置和速度進(jìn)行比較。這樣來控制擺動(dòng)質(zhì)量，使得擺動(dòng)質(zhì)量以一個(gè)與機(jī)械結(jié)構(gòu)成90°的相位偏差而振蕩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，提供多種可能性從而使得發(fā)生的振動(dòng)能以有效的方式被減振，并且盡可能在開端就能被抑制住。該目的通過一種具有根據(jù)權(quán)利要求1所述特征的運(yùn)行方法來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法的有利的設(shè)計(jì)方案是從屬權(quán)利要求2至9的主題。根據(jù)本發(fā)明通過如下途徑設(shè)計(jì)一種開頭所述類型的運(yùn)行方法-借助于減振裝置能直接在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)里傳入一個(gè)力，-由控制裝置，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，確定對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)進(jìn)行減振的減振力，-減振裝置的減振驅(qū)動(dòng)裝置由控制裝置相應(yīng)于確定的減振力來控制，從而借助于減振驅(qū)動(dòng)裝置使確定的減振力傳入到機(jī)械結(jié)構(gòu)里，和-控制裝置這樣確定減振力，即減振力在任何時(shí)間都與機(jī)械結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)速度成比例(proportional)。即使振動(dòng)激發(fā)的頻率和振幅并不是已知的或者說還不是已知的，通過這種方法也已經(jīng)能對(duì)振動(dòng)的激發(fā)進(jìn)行減振。在本發(fā)明的一種優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案中規(guī)定在機(jī)械結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)速度和施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)上的、控制裝置的減振力之間的比例系數(shù)能從外部預(yù)定。通過這種方法使得對(duì)振動(dòng)的減振能根據(jù)需要來調(diào)整。為了從外部來預(yù)定比例系數(shù)，例如控制裝置能執(zhí)行控制程序來實(shí)施運(yùn)行方法，并且控制裝置在執(zhí)行控制程序的情況下接收該比例系數(shù)作為參數(shù)。與從外部來預(yù)定比例系數(shù)不同的可替換方案能實(shí)現(xiàn)控制裝置自動(dòng)地這樣跟蹤(nachfuhrt)在機(jī)械結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)速度和施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振力之間的比例系數(shù)，即以預(yù)定的方式對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)進(jìn)行減振。通過這種方法，主動(dòng)減振器進(jìn)行一種自適應(yīng)的運(yùn)行。使得產(chǎn)生的振動(dòng)得到減振的程度能根據(jù)需要來確定。尤其是能實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的振動(dòng)所產(chǎn)生的減振最大程度上如同為了達(dá)到機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)的非周期的(aperiodischen)極限情況所需的極限減振那樣大。減振驅(qū)動(dòng)裝置優(yōu)先設(shè)計(jì)為電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置，該驅(qū)動(dòng)裝置具有定子，其中定子與機(jī)械結(jié)構(gòu)固定連接，并且定子一方面作用于機(jī)械結(jié)構(gòu)上，而另一方面作用于相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)可運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子上。原則上，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)的絕對(duì)速度，按照以下關(guān)系式直接確定施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振力就是足夠的m · aD* = FD* = d · V (I)
在方程式I里，m是定子使其運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量，aD*是運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的額定加速度。FD*是由運(yùn)動(dòng)質(zhì)量施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)上的減振力；d是所希望的、原則上能自由選擇的減振系數(shù)。V是能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)在空間里的絕對(duì)速度。然而在許多情況下如果將方程式I一次短暫地求積分，則能得到更好的結(jié)果，因此確定原則上等效的關(guān)系式為m · vD* = d · x (2)在關(guān)系式2里，vD*表示轉(zhuǎn)子相對(duì)于能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)的額定速度。X表示機(jī)械結(jié)構(gòu)離開基準(zhǔn)位置的偏移量。m和d與方程式I里的意義相同?？刂蒲b置也就能確定機(jī)械結(jié)構(gòu)離開基準(zhǔn)位置的偏移量，并且間接由此來確定在任何時(shí)間與機(jī)械結(jié)構(gòu)的瞬時(shí)速度成比例的減振力控制裝置這樣確定轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的額定速度，即額定速度在任何時(shí)間都與機(jī)械結(jié)構(gòu)離開基準(zhǔn)位置的瞬時(shí)偏移量成比例。優(yōu)選地規(guī)定將對(duì)減振驅(qū)動(dòng)裝置的相應(yīng)于確定的減振力的控制并入疊加的(Uberlagerte)位置調(diào)節(jié)中，基于該疊加的位置調(diào)節(jié),通過相應(yīng)于確定的減振力來控制減振驅(qū)動(dòng)裝置而引起的、轉(zhuǎn)子離開相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)的靜止位置的偏轉(zhuǎn)，疊加一個(gè)返回運(yùn)動(dòng)，借助于該返回運(yùn)動(dòng)使轉(zhuǎn)子向靜止位置，或者向包含靜止位置的靜止區(qū)域移動(dòng)，和/或轉(zhuǎn)子的移動(dòng)被控制裝置限制于包含靜止位置的允許的移動(dòng)區(qū)域中。由此使得轉(zhuǎn)子只是在其允許的移動(dòng)區(qū)域中移動(dòng)。同樣地，也能在電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置的轉(zhuǎn)子上布置有附加質(zhì)量(Zusatzmasse)0該目的還通過一種根據(jù)權(quán)利要求10所述的控制程序來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，通過控制裝置來執(zhí)行機(jī)器代碼實(shí)現(xiàn)了 控制裝置按照一種根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行。該目的還通過一種具有權(quán)利要求11所述特征的控制裝置來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明，該控制裝置這樣設(shè)計(jì)或者編程，即該控制裝置按照一種根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行。該目的還通過一種具有權(quán)利要求12所述特征的主動(dòng)減振器來實(shí)現(xiàn)。根據(jù)本發(fā)明規(guī)定由此來設(shè)計(jì)一種開頭所述類型的主動(dòng)減振器-借助于減振裝置能直接在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)里傳入一個(gè)力；-借助于減振驅(qū)動(dòng)裝置使確定的減振力傳入機(jī)械結(jié)構(gòu)里，并且-控制裝置根據(jù)本發(fā)明進(jìn)行設(shè)計(jì)或者編程。


上面所述的本發(fā)明的性能、特征和優(yōu)點(diǎn)以及如何實(shí)現(xiàn)的類型和方式，在此結(jié)合下面對(duì)實(shí)施例的說明而變得更清楚地和更明確地易于理解，結(jié)合附圖對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行說明。圖中示出圖1示出能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和主動(dòng)減振器，圖2示出控制示意圖，圖3示出流程圖，和圖4和圖5示出其它可能的控制示意圖。
具體實(shí)施例方式圖1示意性示出了集裝箱起重機(jī)1.集裝箱起重機(jī)I具有起重機(jī)機(jī)架2，該起重機(jī)機(jī)架自身又包括懸臂架3。起重小車4能在懸臂架3上移動(dòng)。在起重小車4上可下降地和可抬起地布置有所謂的吊具(Spreader) 5。借助于吊具5能抓住和轉(zhuǎn)移集裝箱6。集裝箱起重機(jī)1、正如圖1所示的集裝箱起重機(jī)I廣泛使用在從岸上到船上或者反過來轉(zhuǎn)運(yùn)集裝箱的港口設(shè)備中。尤其是通過起重小車4的移動(dòng)運(yùn)動(dòng)可能激發(fā)起重機(jī)機(jī)架2的線性振動(dòng)，從而使起重機(jī)機(jī)架2在起重小車4的移動(dòng)方向上來回振蕩。振動(dòng)是相對(duì)低頻率的，典型地小于一赫茲。它能是相對(duì)長行程的，例如直至達(dá)到I米。起重機(jī)機(jī)架2因而按照本發(fā)明的意義是一種能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2。能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2的振動(dòng)應(yīng)該被減振。為此目的設(shè)有主動(dòng)減振器。主動(dòng)減振器具有減振裝置，借助于該減振裝置能使一個(gè)力FD* (以下稱之為減振力FD*)直接傳入能振動(dòng)的結(jié)構(gòu)2里。減振裝置布置在能振動(dòng)的結(jié)構(gòu)2上。它包括減振驅(qū)動(dòng)裝置8。主動(dòng)減振器還具有控制裝置9和傳感器10。減振驅(qū)動(dòng)裝置8優(yōu)先設(shè)計(jì)為電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置。在這種情況下，減振驅(qū)動(dòng)裝置8的定子與機(jī)械結(jié)構(gòu)2固定連接。定子一方面作用于機(jī)械結(jié)構(gòu)2上，而另一方面作用于相對(duì)于定子并因此也相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2能運(yùn)動(dòng)的、減振驅(qū)動(dòng)裝置8的轉(zhuǎn)子上。在轉(zhuǎn)子上能布置附加質(zhì)量7。可運(yùn)動(dòng)的質(zhì)量、也就是說轉(zhuǎn)子質(zhì)量連同附加質(zhì)量7的質(zhì)量，能相對(duì)于能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2運(yùn)動(dòng)。減振驅(qū)動(dòng)裝置8布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2上并與之固定連接。它作用于可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量上。借助于減振驅(qū)動(dòng)裝置8能使可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相對(duì)于能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2移動(dòng)。可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量又只是通過減振驅(qū)動(dòng)裝置8而作用于機(jī)械結(jié)構(gòu)2上。借助于傳感器10能檢測到能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。特別是能借助于傳感器10檢測到能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2的加速度a。控制裝置9與用于接收由傳感器6所檢測到的變量a的傳感器10以數(shù)據(jù)技術(shù)連接。控制裝置這樣設(shè)計(jì)，即控制裝置按照一種運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行，在下面對(duì)這種方法進(jìn)行詳細(xì)敘述。控制裝置9 一般設(shè)計(jì)為軟件可編程的控制裝置9?？刂蒲b置9的作用原理因此通過控制程序11來確定，利用該控制程序?qū)刂蒲b置9進(jìn)行編程，該控制程序也就使得控制裝置9實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)計(jì)。相應(yīng)于圖1所示，控制裝置9在內(nèi)部通常具有微處理器12?？刂瞥绦?1包括機(jī)器代碼13，該機(jī)器代碼能由控制裝置9 (更準(zhǔn)確地說控制裝置9的微處理器12)直接執(zhí)行。機(jī)器代碼13的執(zhí)行實(shí)現(xiàn)了 控制裝置9相應(yīng)于根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法使主動(dòng)減振器運(yùn)行?？刂瞥绦?1能按任意方式被輸送給控制裝置9。例如，機(jī)器可讀形式的、尤其是電子形式的控制程序11被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)載體14上，并且通過數(shù)據(jù)載體14被輸送給控制裝置9。純粹舉例來說，根據(jù)圖1的數(shù)據(jù)載體14設(shè)計(jì)為USB-記憶棒。然而這種設(shè)計(jì)方案能毫無困難地進(jìn)行改變。根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)行方法在以下結(jié)合圖2詳細(xì)加以敘述，其示出了信號(hào)處理和信號(hào)準(zhǔn)備的基本原理，控制裝置9在內(nèi)部實(shí)施該方法。之前還討論了數(shù)學(xué)-物理的基礎(chǔ)。
如專業(yè)人員已知的那樣，能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)2的(機(jī)械)振動(dòng)能通過以下等式實(shí)現(xiàn)a+2d · V+ωO2X = F (3)其中，X是機(jī)械結(jié)構(gòu)2離開(原則上能自由選擇的)基準(zhǔn)位置XO的偏移量。V是偏移量X的第一個(gè)時(shí)間導(dǎo)數(shù)、也就是說機(jī)械結(jié)構(gòu)2的速度。類似地，a是偏移量X的第二個(gè)時(shí)間導(dǎo)數(shù)、也就是說機(jī)械結(jié)構(gòu)2的加速度。ω0是圓固有頻率、也就是說機(jī)械結(jié)構(gòu)2的固有振動(dòng)的乘以2 的固有頻率。d是減振系數(shù)。F是外激勵(lì)。變量X，V和a是取決于時(shí)間的。變量ωΟ和d是隨時(shí)間不變的。外力F是取決于時(shí)間的(強(qiáng)迫振動(dòng))，或者是不變的、尤其是值O (自由振動(dòng))。如果外激勵(lì)F具有值O，那么利用以下方程式X=A · exp (At) (4)作為微分方程式的解來得出-實(shí)數(shù)的或者復(fù)數(shù)的-值4,2 =_d 土 ^d2-ωΟ( 5 )。根據(jù)判別式 d2_ ω O2 的大小，得到“真正”被減振的振動(dòng)((ΚωΟ)，或者非周期的極限情況(d=coO)或者爬行情況(Kriechfall) (d> 0)。然而在每種情況下，出現(xiàn)的減振力FD*與機(jī)械結(jié)構(gòu)2的瞬時(shí)速度V成比例。機(jī)械結(jié)構(gòu)2本身-也就是說在不考慮主動(dòng)減振器時(shí)-常常只是具有一個(gè)很小的減振系數(shù)d ( /ω0 1)ο減振系數(shù)d與固有圓頻率ωΟ的商在大多情況下小于O. 1，常常甚至小于O. Ol。然而，借助于根據(jù)本發(fā)明的對(duì)主動(dòng)減振器的控制方式(這在下面要說明)，能使有效減振系數(shù)d明顯升高。甚至能使其如此升高，即對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)2的振動(dòng)所產(chǎn)生的減振至少是如同為了達(dá)到機(jī)械結(jié)構(gòu)2的固有振動(dòng)的非周期的極限情況所需的極限減振那樣大。也就是說能這樣確定減振系數(shù)d ，從而滿足下式 =ωΟ(6)。甚至能將減振系數(shù)d選擇得更大，從而滿足以下關(guān)系式(1>ωΟ(7)然而這一般并不合理。為此所需的、對(duì)減振力FD*的調(diào)整按圖2如下進(jìn)行由傳感器10檢測的變量a確定機(jī)械結(jié)構(gòu)2的速度V。例如能在檢測加速度a時(shí)，將加速度a在積分儀15里求積分。積分儀15的輸出信號(hào)、也就是說速度V，在乘法器16里與希望的減振系數(shù)d相乘。減振系數(shù)d能固定地預(yù)定。然而其優(yōu)先是能調(diào)整的。乘法器16的輸出信號(hào)在一定條件下，在濾波器17里進(jìn)行濾波之后，作為希望的減振力FD*被輸送給力調(diào)節(jié)器18，這個(gè)力調(diào)節(jié)器自身又作用于減振驅(qū)動(dòng)裝置8上?？刂蒲b置9為此，也就是說為了控制減振驅(qū)動(dòng)裝置8，與減振驅(qū)動(dòng)裝置8以控制技術(shù)相連接。減振驅(qū)動(dòng)裝置8因此由控制裝置9相應(yīng)于所確定的減振力FD*進(jìn)行控制。因此同時(shí)使可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2相應(yīng)地移動(dòng)。因?yàn)闇p振驅(qū)動(dòng)裝置8支撐在機(jī)械結(jié)構(gòu)2上并且作用于可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量上，因此直接在機(jī)械結(jié)構(gòu)2里傳入減振力FD*。因?yàn)闇p振力FD*根據(jù)上面結(jié)合圖2所述的方法，由控制裝置9確定，所以由可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量通過減振驅(qū)動(dòng)裝置8施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)2上的減振力FD*在任何時(shí)間都與機(jī)械結(jié)構(gòu)2的瞬時(shí)速度V成比例。機(jī)械結(jié)構(gòu)2的振動(dòng)因此被相應(yīng)地減振。為了確保轉(zhuǎn)子只是在一個(gè)允許的移動(dòng)范圍內(nèi)移動(dòng)，之前所述的圖2所示結(jié)構(gòu)按照?qǐng)D2擴(kuò)展有一個(gè)位置調(diào)節(jié)器19和一個(gè)置于下面的速度調(diào)節(jié)器20。在這種情況下，位置調(diào)節(jié)器19優(yōu)選地設(shè)計(jì)為P1-調(diào)節(jié)器(PI=比例-積分)，其中位置調(diào)節(jié)器19的積分分量，和一般也包括比例分量是相對(duì)弱的。速度調(diào)節(jié)器20例如能設(shè)計(jì)為P-調(diào)節(jié)器或者P1-調(diào)節(jié)器。作為額定參量給位置調(diào)節(jié)器19預(yù)定了相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2固定的位置額定值X’*，該值大致應(yīng)位于轉(zhuǎn)子允許移動(dòng)范圍的中間。作為實(shí)際值給位置調(diào)節(jié)器19輸送了轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2的實(shí)際位置X’。位置調(diào)節(jié)器19根據(jù)位置額定值X’*和實(shí)際位置X’確定一個(gè)附加的額定速度V’*，這個(gè)速度被輸送給速度調(diào)節(jié)器20作為其額定值。作為實(shí)際值，給速度調(diào)節(jié)器20輸送轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2的實(shí)際速度V’。速度調(diào)節(jié)器20根據(jù)額定-實(shí)際-比較確定一個(gè)附加-力額定值F’ *，它相加地接入乘法器16的減振力FD*。在這種設(shè)計(jì)方案中，減振驅(qū)動(dòng)裝置8的控制因此相應(yīng)于減振力FD*與位置調(diào)節(jié)疊力口?；谖恢谜{(diào)節(jié)器19的設(shè)計(jì)方案作為P1-調(diào)節(jié)器，結(jié)合固定的位置額定值X’ *的設(shè)定，使得通過減振力FD*引起的轉(zhuǎn)子的偏移因此疊加一個(gè)返回運(yùn)動(dòng)，借助于這種返回運(yùn)動(dòng)使轉(zhuǎn)子向靜止位置移動(dòng)。在一定條件下也可能使位置額定值X’ *變化，例如在包含有靜止位置的靜止范圍內(nèi)，確切地說與轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2的實(shí)際移動(dòng)運(yùn)動(dòng)成并聯(lián)或者推挽。靜止范圍在這種情況下是允許移動(dòng)范圍的一個(gè)(一般相對(duì)較小的)部分范圍?？商鎿Q地或附加地相對(duì)于并入到疊加的位置調(diào)節(jié)中，控制裝置9例如可能檢測轉(zhuǎn)子的實(shí)際移動(dòng)路程，并且這樣修正對(duì)減振驅(qū)動(dòng)裝置8的控制，即轉(zhuǎn)子的移動(dòng)限制于允許的移動(dòng)范圍。減振系數(shù)d-在忽略方程式3里的系數(shù)2的情況下-和在濾波器17里的可能的濾波，相應(yīng)于在機(jī)械結(jié)構(gòu)2的瞬時(shí)速度V和施加到機(jī)械結(jié)構(gòu)2上的減振力FD*之間的比例系數(shù)。能固定地預(yù)定控制裝置9的減振系數(shù)d，例如通過控制程序11本身來確定。然而優(yōu)選地可能的是，從外部預(yù)定控制裝置9的減振系數(shù)d。這在圖1里通過用A表示的箭頭來說明。尤其是在所述的情況下，其中為了實(shí)施運(yùn)行方法，控制裝置9執(zhí)行控制程序11，因此就有可能使得控制裝置9在執(zhí)行控制程序11的的情況下接收減振系數(shù)d作為參數(shù)。可替換地可能的是，控制裝置9這樣自動(dòng)地跟蹤減振系數(shù)d，即以預(yù)定的方式對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的固有振動(dòng)進(jìn)行減振。這在以下結(jié)合圖3詳細(xì)加以敘述。按照?qǐng)D3，控制裝置9在步驟SI里，在一個(gè)較長的時(shí)間段期間，檢測機(jī)械結(jié)構(gòu)2的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)。減振系數(shù)d在該時(shí)間段期間保持不變。在步驟S2里，控制裝置9對(duì)檢測的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)(更準(zhǔn)確地說其隨時(shí)間變化的曲線)進(jìn)行分析。例如控制裝置9能進(jìn)行傅立葉分析，或者確定自動(dòng)關(guān)聯(lián)函數(shù)。步驟S2的結(jié)果是邏輯變量OK的值。邏輯變量OK假定為值WAHR，并且只是當(dāng)機(jī)械結(jié)構(gòu)2的預(yù)定的固有振動(dòng)(例如其基本振動(dòng))以預(yù)定方式被減振時(shí)才這樣假定。例如能規(guī)定對(duì)應(yīng)相應(yīng)的固有振動(dòng)的每個(gè)周期出現(xiàn)一個(gè)減振至少為50%，(或者70%或者另外一個(gè)合適的值)。在步驟S3里，控制裝置9檢驗(yàn)邏輯變量OK的值。如果邏輯變量OK具有值WAHR，那就不采取其他的措施。否則控制裝置9在步驟S4里這樣跟蹤減振系數(shù)d，從而使相應(yīng)的固有振動(dòng)以所希望的方式被減振。以前所述的方法可能引起足夠好的結(jié)果。然而同樣也可能的是，在按照?qǐng)D2的方法的情況下，減振驅(qū)動(dòng)裝置8雖然被施加了相應(yīng)的減振力FD*，但是實(shí)際上由可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量引起的減振力小于該力，或者明顯地波動(dòng)。其原因例如可能是減振驅(qū)動(dòng)裝置8里的摩擦損失或者轉(zhuǎn)子的附著能力太高。在減振力FD*相對(duì)較小時(shí)，結(jié)合轉(zhuǎn)子的一種相對(duì)較大的附著摩擦，就特別強(qiáng)烈地出現(xiàn)所述的效應(yīng)。在許多情況下，因此相應(yīng)于圖4來修正圖2的方法是有利的。按照?qǐng)D4使機(jī)械結(jié)構(gòu)2的速度V在另外一個(gè)積分器21里求積分，并因此確定機(jī)械結(jié)構(gòu)2離開基準(zhǔn)位置xO的偏移量X。偏移量X在乘法器22里乘以系數(shù)d/m，其中d是希望的減振系數(shù)且m是可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的質(zhì)量。在一定條件下在濾波器23里進(jìn)行濾波。這樣確定的值相應(yīng)于轉(zhuǎn)子相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2的額定速度vD*。它被輸送給速度調(diào)節(jié)器20作為補(bǔ)償額定值。根據(jù)圖2的方法在數(shù)學(xué)方面相應(yīng)于根據(jù)圖4的方法，其中然而進(jìn)行了一次的時(shí)間積分。然后根據(jù)圖2通過以下關(guān)系式確定減振力FD*:FD* = d · V(8)。減振力FD*然而同時(shí)相應(yīng)于可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的質(zhì)量m和可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量的加速度a’的乘積FD*=m · aD*(9)。

將方程式9代入方程式8里，包括兩邊的一次的時(shí)間積分在內(nèi)，確定以下關(guān)系式m · vD*=d · X(10)。這個(gè)方程式使按照?qǐng)D4的方法轉(zhuǎn)換成一種調(diào)節(jié)技術(shù)方面的實(shí)現(xiàn)方法。在按照?qǐng)D4的方法中，因此間接地通過如下方法確定減振力FD* :控制裝置9確定可運(yùn)動(dòng)質(zhì)量相對(duì)于機(jī)械結(jié)構(gòu)2的額定速度vD*，其中額定速度vD*在任何時(shí)間都與機(jī)械結(jié)構(gòu)2離開基準(zhǔn)位置xO的瞬時(shí)偏移量X成比例。也能將圖2和圖4的方法進(jìn)行組合。這在圖5中示出。在一定條件下，能附帶地使機(jī)械結(jié)構(gòu)2的速度V在一個(gè)節(jié)點(diǎn)24里加上一個(gè)負(fù)號(hào)。所要減振的振動(dòng)相應(yīng)于圖1的實(shí)例可以是一種平移的振動(dòng)。可替換地考慮了一種扭轉(zhuǎn)振動(dòng)或者一種旋轉(zhuǎn)振動(dòng)。減振驅(qū)動(dòng)裝置8可以在這樣的情況下設(shè)計(jì)為旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動(dòng)裝置。尤其是，在伸長的機(jī)械結(jié)構(gòu)2和機(jī)械結(jié)構(gòu)2沿該縱向方向振動(dòng)的情況下，那么有利的是減振驅(qū)動(dòng)裝置8，如上所述，相應(yīng)于圖1里的符號(hào)“LIN”，設(shè)計(jì)為電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置。本發(fā)明具有許多優(yōu)點(diǎn)。尤其是能簡單地使幾乎任意的振動(dòng)都實(shí)現(xiàn)高效的減振。雖然本發(fā)明的細(xì)節(jié)通過優(yōu)選的實(shí)施例詳細(xì)地作了敘述和說明，但本發(fā)明并不僅限于公開的實(shí)例。其它變體能由專業(yè)人士由此推導(dǎo)出，而并不偏離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于主動(dòng)減振器的運(yùn)行方法，所述主動(dòng)減振器具有布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的減振裝置(7+8)，借助于所述減振裝置能直接在所述能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里傳入一個(gè)力(FD*)，-其中，由所述主動(dòng)減振器的控制裝置(9)根據(jù)所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)確定對(duì)所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的振動(dòng)進(jìn)行減振的減振力(FD*)；-其中，所述減振裝置(7+8 )的布置在所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2 )上的減振驅(qū)動(dòng)裝置(8 )由所述控制裝置(9)相應(yīng)于所述確定的減振力(FD*)來控制，從而借助于所述減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)使所述確定的減振力(FD*)傳入所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里；-其中，所述控制裝置(9)這樣確定所述減振力(FD*)，即所述減振力在任何時(shí)間都與所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的瞬時(shí)速度(V)成比例。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)行方法，其特征在于，在所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的所述瞬時(shí)速度(v)和施加到所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的、所述控制裝置(9)的所述減振力(FD*)之間的比例系數(shù)(d)能從外部預(yù)定。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)行方法，其特征在于，為了實(shí)施所述運(yùn)行方法，所述控制裝置(9 )執(zhí)行控制程序(11)，并且所述控制裝置(9 )在執(zhí)行所述控制程序(11)的情況下接收所述比例系數(shù)(d)作為參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述控制裝置(9)自動(dòng)地這樣跟蹤在所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的所述瞬時(shí)速度(V)和施加到所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的所述減振力(FD*)之間的比例系數(shù)(d)，即以預(yù)定的方式對(duì)所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的固有振動(dòng)進(jìn)行減振。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的運(yùn)行方法，其特征在于，對(duì)所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的振動(dòng)所產(chǎn)生的減振最大程度上如同為了達(dá)到所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的固有振動(dòng)的非周期的極限情況所需的極限減振那樣大。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)設(shè)計(jì)為電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置，所述驅(qū)動(dòng)裝置具有與所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)固定連接的定子，并且所述定子一方面作用于所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上，而另一方面作用于相對(duì)于所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)可運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)子上。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)行方法，其特征在于，所述控制裝置(9)確定所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)離開基準(zhǔn)位置的偏移量(X)，并且間接由此來確定在任何時(shí)間與所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的所述瞬時(shí)速度(V)成比例的所述減振力(FD*):所述控制裝置這樣確定所述轉(zhuǎn)子相對(duì)于所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的額定速度(vD*)，即所述額定速度(vD*)在任何時(shí)間都與所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)離開所述基準(zhǔn)位置的瞬時(shí)偏移量(X)成比例。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的運(yùn)行方法，其特征在于，將對(duì)所述減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)的相應(yīng)于所述確定的減振力(FD*)的控制并入疊加的位置調(diào)節(jié)中，基于所述疊加的位置調(diào)節(jié)，通過相應(yīng)于所述確定的減振力(FD*)來控制所述減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)而引起的、所述轉(zhuǎn)子離開相對(duì)于所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的靜止位置的偏移，疊加一個(gè)返回運(yùn)動(dòng)，借助于所述返回運(yùn)動(dòng)使所述轉(zhuǎn)子向所述靜止位置，或者向包含所述靜止位置的靜止區(qū)域移動(dòng)，和/或所述轉(zhuǎn)子的移動(dòng)被所述控制裝置(9)限制于包含所述靜止位置的允許的移動(dòng)區(qū)域中。
9.根據(jù)權(quán)利要求6，7或8所述的運(yùn)行方法，其特征在于，在所述電的直接-直線驅(qū)動(dòng)裝置(8)的所述轉(zhuǎn)子上布置有附加質(zhì)量(7)。
10.一種控制程序，包括機(jī)器代碼(13)，所述機(jī)器代碼能由用于主動(dòng)減振器的控制裝置(9)直接執(zhí)行，其中通過所述控制裝置(9)來執(zhí)行所述機(jī)器代碼(13)實(shí)現(xiàn)了 所述控制裝置(9)按照一種具有根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的運(yùn)行方法的所有步驟的運(yùn)行方法使所述主動(dòng)減振器運(yùn)行。
11.一種用于主動(dòng)減振器的控制裝置，其中，所述控制裝置這樣設(shè)計(jì)或者編程，即所述控制裝置按照一種具有根據(jù)權(quán)利要求1至9中任一項(xiàng)所述的運(yùn)行方法的所有步驟的運(yùn)行方法使所述主動(dòng)減振器運(yùn)行。
12.—種主動(dòng)減振器，-其中，所述主動(dòng)減振器具有布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的減振裝置(7+8)，借助于所述減振裝置能直接在所述能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里傳入一個(gè)力(FD*)；-其中，所述減振裝置(7+8)具有布置在所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)，借助于所述減振驅(qū)動(dòng)裝置使確定的減振力(FD*)傳入所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里；-其中，所述主動(dòng)減振器具有傳感器(10)，借助于所述傳感器能檢測到所述機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)；和-其中，所述主動(dòng)減振器具有控制裝置(9)，所述控制裝置根據(jù)權(quán)利要求11設(shè)計(jì)或者編程，以及與所述傳感器(10)以數(shù)據(jù)技術(shù)相連接以用于接收由所述傳感器(10)檢測的變量(a)，并且與所述減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)以控制技術(shù)相連接以用于控制所述減振驅(qū)動(dòng)裝置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種主動(dòng)減振器，具有減振裝置(7+8)，其布置在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上。借助于減振裝置(7+8)能直接在能振動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里傳入一個(gè)力(FD*)。由主動(dòng)減振器的控制裝置(9)，根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)在空間里的絕對(duì)運(yùn)動(dòng)，確定對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的振動(dòng)進(jìn)行減振的減振力(FD*)。減振裝置(7+8)的布置在機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)上的減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)由控制裝置(9)相應(yīng)于確定的減振力(FD*)來控制，從而借助于減振驅(qū)動(dòng)裝置(8)使確定的減振力(FD*)傳入機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)里?？刂蒲b置(9)這樣確定減振力(FD*)，即該減振力在任何時(shí)間都與機(jī)械結(jié)構(gòu)(2)的瞬時(shí)速度(v)成比例。
文檔編號(hào)F16F15/00GK103032513SQ20121037225
公開日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年9月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月30日
發(fā)明者烏韋·拉德拉, 埃爾瑪·謝菲爾斯, 托爾斯滕·舒爾曼 申請(qǐng)人:西門子公司