CN113272573A - 自适应调谐吸振器 - Google Patents

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布赖恩·菲舍尔
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丹尼尔·P·科瓦利克
罗伯特·米舍夫斯基
大卫·查尔斯·丁杰洛
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Abstract

系统可以检测施加到调谐吸振器的振动。调谐吸振器可包括梁、质量块、弹簧、传感器和致动器。质量块可设置在梁上，处于当前位置处。致动器可被构造成调整质量块在梁上的位置。该系统可基于检测到的振动识别质量块在梁上的目标位置。该系统可以基于目标位置生成驱动信号，以控制致动器来调整质量块在梁上的位置。该系统可以控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置以减弱振动。

Description

自适应调谐吸振器
背景技术
除非本文另有说明，否则此部分中描述的材料不是本申请中的权利要求书的现有技术，并且并不因为包含在此部分中而被承认为现有技术。
调谐吸振器(TVA)可以减弱例如旋翼飞行器在特定频率下经历的振动水平。TVA的运动可以通过施加与振动输入不同步的力来抵消振动输入。由TVA执行的反作用可以降低旋翼飞行器经历的振动水平。
发明内容
在一些示例中，可以大体上描述一种用于减弱施加到调谐吸振器的振动的方法。该方法可包括检测结构的振动。该方法可进一步包括基于检测到的振动识别质量块在梁上的目标位置。该方法可进一步包括基于所识别的目标位置生成驱动信号。驱动信号可以有效地控制致动器以调整质量块在梁上的位置。该方法可进一步包括基于驱动信号控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置以减弱振动。
在一些示例中，大体上描述了一种调谐吸振器。该调谐吸振器可包括梁，其中梁的固定端可附接到调谐吸振器的固定端，使得梁可围绕固定点振荡。该调谐吸振器还可包括设置在梁上的质量块。该调谐吸振器还可包括被构造成调整质量块在梁上的位置的致动器。该调谐吸振器还可包括被配置成控制致动器的电机控制器。该调谐吸振器还可包括被配置成检测结构的振动的传感器。传感器可被进一步配置成生成与振动相关联的传感器数据。传感器可被进一步配置成将传感器数据发送到处理器。电机控制器可被配置成从处理器接收控制数据。控制数据可以基于传感器数据，并且控制数据可以指示质量块在梁上的目标位置。电机控制器可被进一步配置成基于所接收的控制数据生成驱动信号。电机控制器可被进一步配置成基于驱动信号控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置。定位在梁上的目标位置处的质量块可以有效地减弱振动。
在一些示例中，大体上描述了一种有效减弱振动的系统。调谐吸振器可包括梁，其中梁的固定端可附接到调谐吸振器的固定点，使得梁可围绕固定点振荡。该调谐吸振器还可包括设置在梁上的质量块。该调谐吸振器还可包括被构造成调整质量块在梁上的位置的致动器。该调谐吸振器还可包括被配置成控制致动器的电机控制器。该调谐吸振器还可包括被配置成检测结构的振动的传感器。该系统还可包括存储器和处理器，其中处理器可被配置成与调谐吸振器和存储器通信。传感器可被进一步配置成生成与振动相关联的传感器数据。传感器可被进一步配置成将传感器数据发送到处理器。处理器可被配置成基于传感器数据识别质量块在梁上的目标位置。处理器可被进一步配置成生成指示所识别的目标位置的控制数据。处理器可被进一步配置成将控制数据发送到电机控制器。电机控制器可被配置成从处理器接收控制数据。电机控制器可被进一步配置成基于所接收的控制数据生成驱动信号。电机控制器可被进一步配置成基于驱动信号控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置。定位在梁上的目标位置处的质量块可以有效地减弱振动。
前述概述仅仅是说明性的，并且不旨在以任何方式进行限制。除了上文描述的说明性方面、实施例和特征之外，通过参考图式以及以下详细描述，另外的方面、实施例和特征将变得显而易见。在附图中，相似的附图标记指示相同或功能相似的元件。
附图说明
图1示出在一个实施例中的可实施自适应调谐吸振器的示例系统。
图2A示出在一个实施例中的自适应调谐吸振器的侧视图。
图2B示出在一个实施例中的自适应调谐吸振器的侧视图。
图2C示出在一个实施例中的自适应调谐吸振器的侧视图。
图3示出在一个实施例中的自适应调谐吸振器的俯视图。
图4示出在一个实施例中的自适应调谐吸振器的透视图。
图5A示出在一个实施例中的图4的自适应调谐吸振器的侧视图。
图5B示出在一个实施例中的图4的自适应调谐吸振器的俯视图。
图6示出在一个实施例中的与实施自适应调谐吸振器的过程有关的流程图。
具体实施方式
在以下描述中，阐述了众多具体细节，比如特定结构、部件、材料、尺寸、处理步骤和技术，以便提供对本申请的各个实施例的理解。然而，本领域普通技术人员将理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践本申请的各个实施例。在其它情况下，为了避免使本申请混淆，尚未详细描述众所周知的结构或处理步骤。
将在下文更详细地描述，根据本公开的调谐吸振器101(在图1中示出)可以不需要将一个以上传感器集成到调谐吸振器中，这可导致成本和复杂性降低，并且还可以减轻传感器和相关电线的疲劳问题，其中梁的相对位移可能是显著的。自适应调谐吸振器可包括传感器，以有利于在任意数目的频率下使系统自适应以实现最佳性能。通过使用一个传感器并将梁上的质量块移动到最佳位置，可以相应地改变频率响应以减弱传入振动水平。此外，根据本公开的TVA可以提供减弱不同的传入振动水平的自适应方案，而不需要执行TVA的精确调谐(例如，固定频率无源TVA)。
图1示出可实施根据本文提出的至少一些实施例布置的自适应调谐吸振器的示例系统。系统100可包括被配置成彼此通信的调谐吸振器101、处理器110、存储器112和/或电机控制器140。在一些示例中，电机控制器140可是调谐吸振器101的一部分。调谐吸振器101可包括致动器120、传感器130、梁124和质量块126。致动器120可以是线性致动器(下文将描述致动器120的详细操作)，并且可以被构造成在梁124上沿着方向150调整质量块126的位置。方向150可平行于梁124的纵向方向。在一些示例中，调谐吸振器101可布置在诸如旋翼飞行器、固定翼飞行器、汽车、发动机、风力涡轮机、泵等等的机器中。在一些示例中，质量块126可由具有相对高密度的材料(例如钨)制成。质量块126的大小可以基于系统100的期望实施方式，例如调谐吸振器101的位置。在示例中，调谐吸振器101可以布置在机器的特定位置。例如，调谐吸振器101可以布置在旋翼飞行器的驾驶员的座椅下方或附近。
在一些示例中，处理器110和存储器112可以是容纳调谐吸振器101的机器的计算机装置(例如旋翼飞行器的计算机)的部件。处理器110可以被配置成执行存储在存储器112中的指令113以执行本公开中描述的方法。例如，指令113可以包括与频率分析和反馈控制系统等有关的指令(例如可执行代码)，其可以由处理器110执行以实现系统100。在一些示例中，指令113可以是可安装在包括处理器110和存储器112的计算机装置上的独立应用的一部分。
在示例中，调谐吸振器101或容纳调谐吸振器101的结构可经历引起振动的动荡。当调谐吸振器101振动时，梁124可以在旋转方向152上围绕固定点122振荡或旋转，其中方向152可以是相对于固定点122的周向方向。在一些示例中，固定点122可以是调谐吸振器101的将梁124连接到调谐吸振器101的部分或结构。在示例中，固定点122可以是将梁124紧固到调谐吸振器101的轴承，其中轴承可以充当枢轴，使得梁124可以围绕轴承旋转或振荡。在另一示例中，梁124可以是悬臂梁，其中梁124的固定端在固定点122处附接到调谐吸振器101，使得梁124围绕固定点122振荡。传感器130可以是振动传感器，并且可被配置成检测调谐吸振器101的振动，并且作为响应，可以生成可指示振动的振动模式的传感器数据132。在一些示例中，传感器130可包括加速计，使得由传感器130生成的传感器数据132可包括随时间变化的一组加速度力，其中加速度力是由振动引起的。在生成传感器数据132后，传感器130可将传感器数据132发送到处理器110。
存储器112可被配置成存储映射图114，该映射图包括质量块126在梁124上的每个位置与振动的一个或多个频率之间的关联或映射。映射图114中映射的位置和振动频率可包括历史数据。在图1所示的映射图114的示例中，X100的质量位置可以是映射到频率Y1的质量块126在梁124上的位置，这可以指示将质量块126调整到梁124上的位置X100可以最佳地抵消频率Y1的振动。质量位置X100到频率Y1的映射可以基于历史数据，该历史数据指示在一种或多种情况下通过将质量块126调整到梁124上的位置X100成功地减弱了频率Y1的振动(例如，将调谐吸振器101正经历的振动的振幅或幅值减小到阈值以下的值)。在一些示例中，映射图114可包括质量块126的每个位置与一个或多个频率范围之间的映射。因此，如果检测到的振动频率在特定频率范围内，则映射到映射图114中的特定频率范围的位置可被视为可减弱检测到的振动频率的质量块126的位置。
处理器110可以从传感器130接收传感器数据132，并且作为响应，可以确定由传感器数据132指示的振动的一个或多个特性。例如，处理器110可以确定在一定时间范围内的振动的振幅、在一定时间范围内的振动的加速度力、振动的持续时间、每个振动阶段的持续时间、振幅的改变速率、振动的频率、振动的速度、振动的加速度等等。处理器110可将确定的特性存储在存储器112中。
基于确定的特性，处理器110可以根据存储在存储器112中的映射图114识别质量块126的位置。例如，如果调谐吸振器101正以振动频率Y1振动，处理器110可以将映射到映射图114中的频率Y1的位置X100识别为目标位置。处理器110可以基于所识别的位置X100生成控制数据138，其中控制数据138可以是电机控制器140的输入。控制数据138可以指示要由致动器120执行以将质量块126从当前位置调整到位置X100的目标位置的致动量。在一些示例中，质量块126的先前或当前位置可存储在存储器112中，使得处理器110可基于存储的质量块126的当前位置生成控制数据138。例如，如果在检测到以频率Y1振动之前，质量块126位于当前位置X200，则处理器110可以生成控制数据138以指示将质量块126从位置X200移动到目标位置X100所需的致动量。处理器110可将控制数据138发送到电机控制器140。电机控制器140可以将控制数据138转换成驱动信号142，其中驱动信号142可以是包括脉冲序列的致动器命令，并且可以有效地驱动或控制致动器120以调整质量块126在梁124上的位置。在致动器120可以是线性致动器的示例中，驱动信号142可以是有效地使致动器120的螺杆(下文描述)转动特定旋转量且在特定旋转方向上转动以将质量块126在梁124上的位置调整到位置X100的信号。
在示例中，映射图114中可能不存在检测到的频率与质量块126在梁124上的位置之间的映射。响应于不存在，调谐吸振器101可以执行搜索模式。执行搜索模式可以包括沿着+x或–x方向中的一个从当前位置移动质量块126，并且在移动期间，连续地测量调谐吸振器101的振动特性(例如，振幅或频率)。处理器110可以从传感器130接收测得的振动特性，并且可以在映射图114中连续地搜索测得的特性以识别质量块126在梁124上的目标位置。在一个示例中，处理器110可以从传感器130接收当前测得的频率，并且可以识别映射图114中的位置与当前测得的频率之间的映射的存在。处理器110可以基于所识别的映射生成控制数据138以指示目标位置是映射到当前测得的频率的位置。电机控制器140可以生成驱动信号142以将质量块126驱动到目标位置以减弱当前测得的频率。
调谐吸振器101可以连续地检测振动，并且识别或搜索质量块126在梁124上的期望目标位置，以减弱或抵消调谐吸振器101经历的不同振幅和/或频率的振动。作为连续检测振动并且调整质量块126在梁124上的位置的结果，调谐吸振器101可以实施为适应振动变化的自适应调谐吸振器。连续检测还允许系统100学习可减弱不同频率的质量块126的不同位置。通过学习可减弱不同频率的质量块126的不同位置，可以不断提高系统100的减弱振动的效率。例如，处理器110可以连续地用指示成功减弱和消除未充分减弱的映射的实验数据和操作数据填充映射图114，使得处理器110可以响应于每个振动检测的检测而快速地识别质量块126的适当位置。
在一些示例中，处理器110可以基于来自在调谐吸振器101上执行的一个或多个测试的结果来生成映射图114。例如，可以在调谐吸振器101上例如通过使调谐吸振器101暴露于具有一系列增加频率的不同振动来执行频率增加的向上正弦扫描测试。在另一示例中，可在调谐吸振器101上例如通过使调谐吸振器101暴露于具有一系列降低频率的不同振动来执行频率降低的向下正弦扫描测试。加速计可以布置在调谐吸振器101的不同位置，例如第一加速计可以设置在可靠近传感器130的第一位置处，第二加速计可以设置在第二位置处，当质量块126在梁124上的特定位置(例如，X100)处时，该第二位置可以在质量块126的表面上。第一加速计可以输出第一加速度数据，该第一加速度数据指示调谐吸振器101对来自正弦扫描测试的振动输入的响应。第二加速计可以输出第二加速度数据，该第二加速度数据指示质量块126对来自正弦扫描测试的振动输入的响应。处理器110可以对第一加速度数据和第二加速度数据执行分析。例如，处理器110可识别对应于第一加速度数据中的最低加速度的频率，其中所识别的频率可以是可通过将质量块126调整到位置X100而最佳地减弱的频率。在一个示例中，第一加速度数据中的最低加速度可指示当输入振动具有所识别的频率且质量块126定位在X100处时，调谐吸振器101经历最小程度的振动。因此，处理器110可将所识别的频率映射到映射图114中的位置X100。处理器110可继续识别质量块126在梁124上的所有可能位置的频率，并且执行映射，以便生成映射图114。
在一些示例中，处理器110可被进一步配置成在被配置成与处理器110通信的显示器115上输出用户界面116。用户可以在用户界面116上查看与系统100有关的各种数据，比如振动的加速度水平、梁124上的质量块位置、调谐吸振器101经历的振动频率中的识别的主频率、隔离频率的隔离百分比等等。用户界面116可以进一步允许用户输入用户输入，比如做出停用系统100的选择以便将质量块126驱动回到默认位置X100。在一些示例中，用户界面116可以显示在调谐吸振器101可布置在其上的旋翼飞行器的显示器上，使得旋翼飞行器的操作者可以查看与系统100有关的数据，并控制调谐吸振器101的启动和停用。
图2A示出根据本文提出的至少一些实施例布置的自适应调谐吸振器的侧视图。图2A可包括与图1的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图2A的描述可以参考图1的部件中的至少一些部件。
在图2所示的示例中，输入振动230可以施加到调谐吸振器101。当调谐吸振器101振动时，梁124可以振荡并且可以围绕固定点122沿方向152旋转。当梁124振荡时，调谐吸振器101的一个或多个阻尼部件可以限制梁124的振荡。例如，调谐吸振器101可包括弹簧201和弹簧202，它们可各自基于梁124的振动伸长或压缩。弹簧201、202的伸长和压缩可以在方向200上，其中方向200正交于方向150，并且横向于梁124的纵向方向。弹簧201、202的伸长和压缩可以限制梁124的振荡，使得梁124可以不在阈值角度之外旋转或振荡(例如，振荡超出范围可能损坏周围的部件)。在示例中，阈值角度可表示为“φ”，使得梁124可以沿方向152在角度范围[-φ:φ]内振荡。在一些示例中，质量块126的大小和/或重量可进一步基于弹簧201、202的刚度。因此，在保持质量块126的大小固定的同时，弹簧201、202的刚度变化可改变质量块126在梁124上的位置与振动频率之间的映射(例如，图1中所示的映射图114)。
当梁124由于调谐吸振器101施加的振动230而振荡时，质量块126的重量可以提供沿+/-y方向(沿方向200)的力，以减弱施加到调谐吸振器101的振动230。当梁124的振荡被激发时，施加到调谐吸振器101的振动230也可被减弱。质量块126沿着方向150在梁124上的不同位置，连同质量块126的重量以及弹簧201和202的刚度，可导致梁124沿旋转方向152产生不同的力，使得施加的力可以抵消施加到调谐吸振器101的振动的震荡。
在一些示例中，调谐吸振器101可以包括额外阻尼部件，比如无源阻尼装置210(“装置210”)，以防止梁124以阈值角度之外的角度旋转。装置210可以设置在梁124的旋转范围(例如，从–φ到φ)之外的位置处。装置210的位置可以防止装置210接触梁124。
在一个示例中，装置210可以是永磁体，并且一个或多个板220可以设置在梁124上，其中板220可以各自由诸如铝或铜的导电材料制成。由于装置210的位置在梁124的旋转范围之外，如果梁124旋转到阈值角度-φ或φ，则板220可能不接触永磁体(装置210)。然而，板220可以在永磁体(装置210)的感应范围内，使得永磁体的磁场可以感应板220上的电流以限制超过阈值角度φ的进一步运动(例如，楞次定律)，并且因此防止梁124沿方向152在角范围[-φ:φ]之外振荡或旋转。
在另一示例中，装置210可以是设置在梁124的旋转范围之外的位置处的弹性体或弹簧阻尼器。当梁124振荡超出角度范围[-φ:φ]时，弹性体或弹簧阻尼器可以限制梁124的运动。在一些示例中，处理器110可被进一步配置成控制装置210，比如基于不同输入启动或停用装置210。例如，当调谐吸振器101设置在飞行器中时，处理器110可以启动装置210以在飞行器的启动时段期间阻尼梁124的运动，并且在特定时间量之后停止对梁124的运动的限制以允许调谐吸振器101在不受限制的条件下操作。在一些示例中，处理器110还可以启动装置210以制动调谐吸振器101，以便完全防止梁124的任何运动。因此，处理器110可被配置成执行部分阻尼以控制梁124的运动，或执行完全阻尼以锁定梁124的运动。
在一些示例中，响应于检测到特定情况，调谐吸振器101可以将质量块126驱动回到梁124上的原始或默认位置，比如X100。例如，传感器130可以某一时间间隔测量振动230的振幅，并且可以将所测得的振幅发送至处理器110。处理器110可以将每个接收到的振动230的振幅与可存储在存储器112中的阈值振幅范围进行比较。响应于检测到或确定所测得的振幅在阈值振幅范围之外，处理器110可以生成控制数据138以指示从质量块126的当前位置返回到X100的默认位置的移动量。因此，电机控制器140可以生成驱动信号142以将质量块126从当前位置驱动回到默认位置。在另一示例中，传感器130可以某一时间间隔测量振动230的频率，并且可以将所测得的频率发送至处理器110。处理器110可以将每个接收到的振动230的频率与可预先限定的并存储在存储器112中的限定的频率范围进行比较。响应于检测到或确定所测得的频率在频率范围之外，处理器110可以生成控制数据138以指示从质量块126的当前位置返回到X100的默认位置的移动量。
图2B和图2C各自示出根据本文提出的至少一些实施例布置的自适应调谐吸振器的侧视图。图2B和2C可以包括与图1-2的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图2B和2C的描述可以参考图1-2的部件中的至少一些部件。
在图2B和图2C所示的示例中，梁124可以是悬臂梁，其中梁124的固定端在固定点122处附接到调谐吸振器101，使得梁124围绕固定点122振荡。在图2B所示的示例中，弹簧201、202可以伸长或压缩以限制悬臂梁(例如，梁124)的振荡，使得梁124可以不在阈值角度的范围[-φ:φ]之外旋转或振荡。在图2C所示的示例中，调谐吸振器101可包括悬臂梁(例如，梁124)，但可不包括弹簧201、202。当调谐吸振器101不包括弹簧201、202时，悬臂梁(例如，梁124)的振荡可由通过在固定点122处将梁124的固定端附接到调谐吸振器101而提供的刚性支撑来限制。
图3示出根据本文中提出的至少一些实施例布置的自适应调谐吸振器的俯视图。图3可以包括与图1-2C的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图3的描述可以参考图1-2C的部件中的至少一些部件。
在图3所示的示例中，致动器120可以是旋转或线性致动器，其包括伺服电机300、螺母305和螺杆310，其中质量块126可以附接到螺母305，并且螺杆310可以附接到伺服电机300。当伺服电机300旋转时，由于螺杆310附接到伺服电机300，因此螺杆310也可以沿相同方向旋转。因此，伺服电机300可以是被构造成使螺杆310旋转的电动机，其中螺杆310可以是将旋转运动转换成线性运动的机构。由螺杆310转换的线性运动可以使螺母305沿方向150移动。因此，通过将质量块126附接在螺母305上，质量块126可以根据伺服电机300和螺杆310的旋转在梁124上沿着方向150移动。在另一示例中，致动器120可以是行进螺母线性致动器，其包括被构造成使质量块126沿着梁124在方向150上移动的步进电机。
质量块126在梁124上的移动量可以基于伺服电机300的旋转量，并且质量块126的移动方向(+x或–x)可以基于伺服电机300的旋转方向。电机控制器140可被配置成将驱动信号142输入到致动器120中，该驱动信号可包括例如脉冲301的输入脉冲序列。伺服电机300的旋转量可以基于驱动信号142之间的脉冲的脉冲宽度。例如，伺服电机300可以接收脉冲宽度W的脉冲301，这可以使伺服电机沿方向320从0度(0°)旋转到90度(90°)。
由处理器110生成的控制数据138可以指示脉冲宽度W的值和旋转方向以使伺服电机300旋转。电机控制器140可以基于由控制数据138指示的脉冲宽度和旋转方向生成驱动信号142。在一个示例中，需要将质量块126从默认位置XH(在本示例中为X100)调整到位置X300。处理器110可以生成控制数据138，该控制数据指示将使伺服电机300沿旋转方向320(“方向320”)旋转特定量(例如，度数、比如360度的25％即90度的百分比等等)的脉冲宽度W的值。电机控制器140可以根据由控制数据138指示的脉冲宽度和方向生成驱动信号142，并且可以将驱动信号142输入到伺服电机300。当伺服电机300沿方向320旋转时，螺杆310也可沿方向320旋转，并且可使质量块126沿着+x方向移动。在另一示例中，需要将质量块126从默认位置X300调整回到默认位置X100。处理器110可以生成控制数据138，该控制数据指示将使伺服电机300沿旋转方向322(“方向322”)旋转特定量的脉冲宽度W的值。当伺服电机300沿方向322旋转时，螺杆310也可沿方向322旋转，并且可使质量块126沿着-x方向移动。
图4示出根据本文中提出的至少一些实施例布置的自适应调谐吸振器。图4可以包括与图1-3的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图4的描述可以参考图1-3的部件中的至少一些部件。
在调谐吸振器101的示例实施例中，致动器120可设置在梁124的自由端而非梁124的固定端处。将致动器120设置在梁124的自由端上可以向梁124的自由端增加额外重量，这可使得总动态质量(例如，在检测到振动时将处于运动状态的部件的质量)等于质量块126的质量和致动器120的质量的总和。因此，在图4所示的示例中，当致动器120设置在梁124的自由端处时质量块126的质量的减小可以保持相同的性能，并且可以引起对调谐吸振器101的总质量的相对更有效的使用。这可以改变质量块126在梁124上的位置与调谐吸振器101经历的振动的频率之间的关系。因此，存储器112可被进一步配置成存储可与映射图114不同的映射图400。例如，质量块126的位置X100在映射图114中映射到频率Y1，但在映射图600中映射到频率Z1。此外，由于致动器的位置在梁124的自由端而不是梁124的固定端，因此当致动器120位于固定端处时，质量块126的位置的索引可能与质量块126在梁124上的位置的索引不同。例如，当致动器120位于固定端处时的位置X100可以等同于当致动器120位于自由端处时的位置X600。处理器110可被配置成使用映射图400(类似于使用上文关于图1描述的映射图114)识别质量块126的可以减弱调谐吸振器101正经历的不同振动的位置。
图5A示出根据本文提出的至少一些实施例布置的图4的自适应调谐吸振器的侧视图。图5A可以包括与图1-4的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图5A的描述可以参考图1-4的部件中的至少一些部件。
如图5A中所示，致动器120可以设置在梁124的自由端处。当梁124沿方向152振荡时，致动器120也可随着梁124振荡。此外，阻尼装置210可以定位在致动器120可以不接触装置210的位置处。在装置210是永磁体的示例中，板220可以设置在致动器210的表面上，使得永磁体可以感应板220上的磁场以限制梁124和致动器的振荡，以防止振荡超出范围。
图5B示出根据本文提出的至少一些实施例的图4的自适应调谐吸振器的俯视图。图5B可以包括与图1-5A的部件相同地标记的部件，出于简洁的目的将不再描述这些部件。图5B的描述可以参考图1-5A的部件中的至少一些部件。
如图5B中所示，由于致动器120设置在梁124的自由端处，因此使伺服电机300沿方向320旋转可以使质量块126朝向–x方向移动，并且使伺服电机300沿方向322旋转可以使质量块126朝向x方向移动。
图6示出与实施自适应调谐吸振器的过程有关的流程图，该自适应调谐吸振器根据本文中提出的至少一些实施例布置。图6中的过程可使用例如上文所论述的系统100来实施。示例过程可包括如由框S2、S4、S6和/或S8中的一个或多个说明的一个或多个操作、动作或功能。尽管示出为分立框，但可取决于期望的实施方式将各个框划分成额外框，组合成更少框，删除或并行执行。
处理可在框S2“检测结构的振动”处开始。在框S2处，当质量块位于梁上的当前位置处时，调谐吸振器的传感器可以检测结构的振动。
处理从框S2继续到框S4“基于检测到的振动识别质量块在梁上的目标位置”。在框S4处，处理器可以基于检测到的振动识别质量块在梁上的目标位置。例如，处理器可以识别质量块在梁上的目标位置与振动的频率之间的映射，其中映射可以存储在存储器中。在一些示例中，映射在质量块在梁上的一个或多个不同位置与一个或多个频率之间的一组映射中。
处理可以从框S4继续到框S6“基于所识别的目标位置生成驱动信号”。在框S6处，电机控制器可以生成驱动信号，该驱动信号可以有效地控制致动器以调整质量块在梁上的位置。在一些示例中，控制致动器可以包括控制电机以使螺杆在梁中旋转。
处理可以从框S6继续到框S8“基于驱动信号控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置”。在框S8处，电机控制器可以基于驱动信号控制致动器，以将质量块的位置从梁上的当前位置调整到梁上的目标位置。质量块设置在梁上的目标位置处可以减弱调谐吸振器正经历的振动。在一些示例中，在减弱振动后，致动器可以将质量块的位置调整到梁上的默认位置。
本文所使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。如本文所使用，单数形式“一”、“一种”和“该”也旨在包括复数形式，除非上下文另外明确指出。还应理解，当在本说明书中使用时，术语“包括”和/或“包含”指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其它特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组的存在或添加。
下面的权利要求书中的所有装置或步骤加功能元件(如果有的话)的相应结构、材料、动作和等同物旨在包括用于与如具体要求保护的其它要求保护的元件组合来执行功能的任何结构、材料或动作。本发明的描述已出于说明和描述的目的呈现，但并非旨在以所公开的形式穷举或限于本发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，许多修改和变化对本领域普通技术人员来说是显而易见的。选择和描述该实施例以便最好地解释本发明的原理以及实际应用，并且使所属领域的其他普通技术人员能够理解本发明的各种实施例以及适合于所设想的特定用途的各种修改。

Claims (20)

1.一种用于减弱振动的方法，所述方法包括：
检测结构的振动；
基于检测到的振动识别质量块在梁上的目标位置；
基于所识别的目标位置生成驱动信号，其中所述驱动信号有效地控制致动器以调整所述质量块在所述梁上的位置；以及
基于所述驱动信号控制所述致动器，以将所述质量块的位置从所述梁上的当前位置调整到所述梁上的目标位置以减弱所述振动。
2.根据权利要求1所述的方法，还包括控制所述致动器的电机以沿着所述梁驱动所述质量块。
3.根据权利要求1所述的方法，其中识别所述质量块的目标位置包括识别所述目标位置与所述振动的测量频率之间的映射。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述映射在所述质量块在所述梁上的一个或多个不同位置与一个或多个振动频率之间的一组映射中。
5.根据权利要求1所述的方法，还包括响应于检测到以下当中的一者，将所述质量块的位置调整到预先限定的默认位置：
所述结构的振动的振幅在阈值振幅的范围之外；以及
所述结构的振动的频率在限定的频率范围之外。
6.根据权利要求1所述的方法，还包括：
识别所述质量块在所述梁上的位置与所述检测到的振动的测量频率之间不存在限定的映射；以及
响应于识别出不存在所述限定的映射，控制所述致动器以沿着所述梁从所述当前位置驱动所述质量块以识别所述质量块在所述梁上的期望位置。
7.一种调谐吸振器，包括：
梁，其中所述梁的固定端附接到所述调谐吸振器的固定点，使得所述梁可操作以围绕所述固定点振荡；
质量块，所述质量块设置在所述梁上；
致动器，所述致动器被构造成调整所述质量块在所述梁上的位置；
电机控制器，所述电机控制器被配置成控制所述致动器；
传感器，所述传感器被配置成：
检测结构的振动；
生成与所述振动相关联的传感器数据；
将所述传感器数据发送到处理器；并且
所述电机控制器被配置成：
从所述处理器接收控制数据，其中所述控制数据基于所述传感器数据，并且所述控制数据指示所述质量块在所述梁上的目标位置；
基于接收到的控制数据生成驱动信号；以及
基于所述驱动信号控制所述致动器，以将所述质量块的位置从所述梁上的当前位置调整到所述梁上的目标位置，其中所述质量块定位在所述梁上的目标位置处有效地减弱所述振动。
8.根据权利要求7所述的调谐吸振器，其中所述电机控制器被进一步配置成控制所述致动器的电机以沿着所述梁驱动所述质量块。
9.根据权利要求7所述的调谐吸振器，其中所述梁是悬臂梁。
10.根据权利要求7所述的调谐吸振器，其中所述致动器设置在所述梁的自由端处。
11.根据权利要求7所述的调谐吸振器，其中所述致动器设置在所述梁的固定端处。
12.根据权利要求7所述的调谐吸振器，还包括一个或多个阻尼部件，所述一个或多个阻尼部件被构造成将所述梁的振荡限制在旋转角度范围内。
13.根据权利要求7所述的调谐吸振器，其中所述固定点是枢轴，使得所述梁可操作以围绕所述枢轴旋转。
14.一种有效地减弱振动的系统，所述系统包括：
调谐吸振器，所述调谐吸振器包括：
梁，其中所述梁的固定端附接到所述调谐吸振器的固定点，使得所述梁可操作以围绕所述固定点振荡；
质量块，所述质量块设置在所述梁上；
致动器，所述致动器被构造成调整所述质量块在所述梁上的位置；
电机控制器，所述电机控制器被配置成控制所述致动器；
传感器，所述传感器被配置成检测结构的振动；
存储器；
处理器，所述处理器被配置成与所述调谐吸振器和所述存储器通信；
所述传感器被进一步配置成：
生成与所述振动相关联的传感器数据；
将所述传感器数据发送到所述处理器；
所述处理器被配置成：
基于所述传感器数据识别所述质量块在所述梁上的目标位置；
生成指示所识别的目标位置的控制数据；
将所述控制数据发送到所述电机控制器；
所述电机控制器被配置成：
从所述处理器接收所述控制数据；
基于接收到的控制数据生成驱动信号；以及
基于所述驱动信号控制所述致动器，以将所述质量块的位置从所述梁上的当前位置调整到所述梁上的目标位置，其中所述质量块定位在所述梁上的目标位置处有效地减弱所述振动。
15.根据权利要求14所述的系统，其中所述目标位置的识别基于所述目标位置与所述振动的测量频率之间的映射，其中所述映射存储在存储器中。
16.根据权利要求15所述的系统，其中所述映射在所述质量块在所述梁上的一个或多个不同位置与一个或多个振动频率之间的一组映射中，并且所述一组映射存储在所述存储器中。
17.根据权利要求14所述的系统，其中所述电机控制器被进一步配置成响应于检测到以下当中的一者，控制所述致动器以将所述质量块的位置调整到默认位置：
所述结构的振动的振幅在阈值振幅的范围之外；以及
所述结构的振动的频率在限定的频率范围之外。
18.根据权利要求14所述的系统，还包括一个或多个阻尼部件，所述一个或多个阻尼部件被构造成将由所述振动引起的所述梁的振荡限制在旋转角度范围内。
19.根据权利要求14所述的调谐吸振器，其中所述致动器设置在所述梁的自由端处。
20.根据权利要求14所述的调谐吸振器，其中所述致动器设置在所述梁的固定端处。
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