CN116628878A - 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统 - Google Patents

基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统 Download PDF

Info

Publication number
CN116628878A
CN116628878A CN202310579343.7A CN202310579343A CN116628878A CN 116628878 A CN116628878 A CN 116628878A CN 202310579343 A CN202310579343 A CN 202310579343A CN 116628878 A CN116628878 A CN 116628878A
Authority
CN
China
Prior art keywords
vibration
vibration signal
signal
original
detection object
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202310579343.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN116628878B (zh
Inventor
徐镕熙
任伟新
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shenzhen University
Original Assignee
Shenzhen University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shenzhen University filed Critical Shenzhen University
Priority to CN202310579343.7A priority Critical patent/CN116628878B/zh
Publication of CN116628878A publication Critical patent/CN116628878A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN116628878B publication Critical patent/CN116628878B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/10—Geometric CAD
    • G06F30/17—Mechanical parametric or variational design
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01M—TESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M13/00—Testing of machine parts
    • G01M13/02—Gearings; Transmission mechanisms
    • G01M13/028—Acoustic or vibration analysis
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/14—Force analysis or force optimisation, e.g. static or dynamic forces
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

本申请公开了一种基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统，包括：通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应，根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号，根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果，本申请通过上述方法及结构，解决了现有技术当中的阻尼器以及减振器均为被动减振，导致由于弹性材料的自身材料特性限制无法大范围的应用于各种不同强度不同频率的振动当中的问题，提升了减震结构的适用范围。

Description

基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统
技术领域
本申请涉及结构减振领域，尤其涉及一种基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统。
背景技术
目前应用于土木及机械领域的结构的针对结构的减振方案主要通过设置阻尼器以及设置隔振器两种方式实现，其中阻尼器能够吸收震动并将其转化为内能的形式以耗散掉，隔振器其主要原理是采用弹性元件将结构物与地面隔离，从而防止震动和噪声的传递，两种方式的区别点在于，阻尼器一般被并安置在如由结构组成的屋顶、楼层、桥梁等结构的关键位置，从而达到减少结构的振动幅值的效果，隔振器则普遍安装在结构结构的底部，从而实现隔绝地面振动的效果；
然而现有市面上的阻尼器以及隔振器由于只能实现被动减振，因此减震效果必然会受到阻尼器内部弹性元件的自身材料特性所影响，当震动的振幅或频率超过了该弹性元件自身材料承受的上限或弹性材料出现老化时，阻尼器的隔振效果会直线下降，因此现有的阻尼器以及隔振器无法大范围的应用于各种不同强度不同频率的振动当中。
申请内容
基于此，有必要针对上述问题，提出了一种能在各种不同强度不同频率的振动当中提供稳定的减振效果的基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统。
本申请提供了一种基于主动振动控制的减振方法，应用于减振结构，所述减振结构设有获取模块以及激振模块，所述获取模块以及所述激振模块用于固定在检测对象上并与后台系统相连，所述方法包括：
通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
进一步的，所述根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果的步骤之后，还包括：
再次通过所述获取模块获取检测对象的振动信号，并记为检测振动信号；
判断所述检测振动信号的振幅是否高于预设阈值；
若是，则将所述检测振动信号记为所述原始振动信号后，返回根据所述原始振动信号进行反相推算的步骤，直到所述检测振动信号的振幅不高于预设阈值为止。
进一步的，所述获取模块内设有若干个获取单元，所述获取单元用于固定在所述检测对象的表面，所述原始振动信号内包含与所述获取单元匹配的振动信号；
则所述通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应的步骤，具体包括：
设定一个n自由度线性系统，其运动方程具体表现为：
其中，所述M为输入的n×n维质量矩阵、所述C为输入的n×n维阻尼矩阵、所述K为输入的n×n维刚度矩阵，所述x(t)、所述以及所述/>分别为输入的n维位移列向量、n维速度列向量及n维加速度列向量，所述f(t)为输入的激振力列向量；
根据振型叠加法，在所述运动方程式内引入模态坐标系x(t)＝Φq(t)并左乘ΦT，得到模态坐标系下的运动方程，所述运动方程具体表现为：
根据振型正交化条件，将所述运动推算方程式分解为n个单自由度系统，所述单自由度系统具体表现为：
其中，所述mr为输入的第r阶模态质量，所述ωr为输入的第r阶模态频率，所述ζr为输入的第r阶模态阻尼比，所述为所述模态坐标下的第r阶位移列向量，所述t为位移函数q对应的自变量；
根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
进一步的，所述根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
通过Duhamel积分将所述单自由度系统进行分解，从而输出对应的强迫振动解，所述强迫振动解具体表现为：
其中，所述所述/>为输入的第r阶阻尼模态频率；
将根据所述强迫振动解将所述运动方程进行分解，从而输出对应的位移列向量，所述位移列向量具体表现为：
根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
进一步的，所述根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
将所述振动信号记为输入分量fk(t)，并将所述fk(t)输入到所述位移列向量中进行推算，此时对第k个所述fk(t)，所述位移列向量在自由度i处的输出响应xik(t)具体表现为：
在获取到各个所述获取单元对应的所述xik(t)后，将各个所述xik(t)整合为所述原始振动信号。
进一步的，所述根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号的反相激振信号的步骤，具体包括：
通过所述位移列向量在自由度i处输出所述xik(t)并进行反相离散化，从而输出对应的单位脉冲响应hik(t)，此时所述位移函数具体表现为：
在获取到各个所述获取单元对应的所述hik(t)后，将各个所述hik(t)整合为所述反相激振信号。
本申请还提供了一种减振结构，包括加速度计、纵向激振器、轴向激振器、扭转激振器以及支座；
所述支座固定在测试结构的底面，所述加速度计固定在所述测试结构的侧壁上，所述轴向激振器以及所述扭转激振器固定在所述测试结构两侧短边的侧壁上，所述纵向激振器固定在所述测试结构长边的侧壁上，所述加速度计、所述纵向激振器、所述扭转激振器以及所述轴向激振器均与后台系统相连。
本申请还提供了一种减振系统，应用于减振结构，所述减振结构设有获取模块以及激振模块，所述获取模块以及所述激振模块固定在检测对象上并与后台系统相连，所述系统包括：
获取单元，用于通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
计算单元，用于根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
一种计算机设备，包括存储器和处理器，所述存储器存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
一种计算机可读介质，存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，使得所述处理器执行以下步骤：
通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
本申请通过上述方法及结构，通过设置的获取模块获取检测对象的原始振动信号，并将所述原始振动信号进行反相后生成反相激振信号，并最终根据所述反相激振信号生成对应的反相应力波并通过激振模块输入到检测对象进行减振的方式实现了通过产生反相谐振的方式达到了主动减振的效果，解决了现有技术当中的阻尼器以及减振器均为被动减振，导致由于弹性材料的自身材料特性限制无法大范围的应用于各种不同强度不同频率的振动当中的问题，提升了减震结构的适用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
其中：
图1为一实施例中基于主动振动控制的减振方法的方法流程图；
图2为一实施例中减振结构的结构框图；
图3为一实施例中减振结构的结构示意图；
图4为一实施例中减振系统的结构示意图；
图5为一实施例中计算机设备的结构框图；
图中标号名称为：1－获取模块、2－激振模块、11－获取单元、10－加速度计、20－纵向激振器、30－轴向激振器、40－扭转激振器、50－支座、100－检测单元、200－推算单元、300－输出单元。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
参考图1及图2，本申请提供了一种基于主动振动控制的减振方法，应用于减振结构，减振结构设有获取模块1以及激振模块2，获取模块1以及激振模块2固定在检测对象上并与后台系统相连，所述方法包括：
S1、通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
如上述步骤S1所述，所述后台系统通过获取模块1推算检测对象的原始振动信号，可以理解的是，所述检测对象为一根检测结构，获取模块1由固定在所述检测结构上的若干个加速度计组成，且激振模块2固定在所述检测结构的侧壁上，则当所述检测结构受到外部振动影响时，所述加速度计可获取到所述检测结构上各个所述加速度计获取到的振动响应，并结合设定的自由度线性系统推算检测对象的原始振动信号，可以理解的是，所述振动响应可为振动加速度、位移信息以及频率等；
此外，所述后台系统可以是独立的服务器，也可以是提供云服务、云数据库、云计算、云函数、云存储、网络服务、云通信、中间件服务、域名服务、安全服务、内容分发网络(Content Delivery Network，CDN)，以及大数据和人工智能平台等基础云计算服务的云服务器，本发明对此不作限定。
S2、根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号；
如上述步骤S2所示，所述后台系统根据原始振动信号执行反相推算，具体表现为，由于当所述检测结构受到外部振动影响时，获取到的所述原始振动信号应该为一个正弦应力波，因此所述后台系统将所述正弦应力波的相位进行翻转，从而生成一个翻转应力波之后，将所述翻转应力波记为所述反相激振信号；
此外，在将所述原始振动信号执行反相推算之前，所述后台系统还可将所述原始振动信号先执行异常值监测与剔除、趋势项提取以及信号滤波相关步骤的整理，可以理解的是，所述后台系统可使用设定的运用箱线图法来对所述原始振动信号进行异常值剔除，且所述后台系统可使用设定的经验模式分解法(EMD)来对所述原始振动信号进行趋势项提取，最后所述后台系统亦可使用预先连接的低通滤波器来对所述原始振动信号进行低通滤波。
S3、根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
如上述步骤S3所述，所述后台系统使用所述反相激振信号控制激振模块2向所述检测对象振动输出，可以理解的是，由于所述原始振动信号对应的所述正弦应力波与所述反相激振信号对应的所述翻转应力波的相位相反，因此当激振模块2输出所述翻转应力波时，可在所述检测结构内实现反相振动消除对应的效果，从而达到针对所述检测结构不同的振动频率以及振动幅度进行主动减振的功能。
综合上述实施例可知，本申请最大的有益效果在于：通过设置的获取模块获取检测对象的原始振动信号，并将所述原始振动信号进行反相后生成反相激振信号，并最终根据所述反相激振信号生成对应的反相应力波并通过激振模块输入到检测对象进行减振的方式实现了通过产生反相谐振的方式达到了主动减振的效果，解决了现有技术当中的阻尼器以及减振器均为被动减振，导致由于弹性材料的自身材料特性限制无法大范围的应用于各种不同强度不同频率的振动当中的问题，提升了减震结构的适用范围。
一实施例中，所述步骤S4之后，还包括：
S4、再次通过所述获取模块获取检测对象的振动信号，并记为检测振动信号，判断所述检测振动信号的信号峰值是否高于预设阈值，若是，则将所述检测振动信号记为所述原始振动信号后，返回根据所述原始振动信号进行反相推算的步骤，直到所述检测振动信号的峰值不高于预设阈值为止。
如上述实施例所述，当激振模块2输出所述翻转应力波进行反相振动消除后，所述后台系统再次通过所述加速度计获取所述检测结构的动力学参数，并记为所述检测振动信号，可以理解的是，所述检测振动信号与所述原始振动信号以及所述反相激振信号一致，同样为一个应力波，则此时所述系统判断该应力波的峰值是否高出预设阈值，若是，则判断当前针对所述检测结构的减振效果较差，并重新获取所述原始振动信号进行二次减振，直至获取到的所述检测振动信号对应应力波的峰值不高于所述预设阈值为止；
可以理解的是，针对所述预设阈值的具体数值，本申请不做限定。
一实施例中，获取模块1内设有若干个获取单元11，获取单元11固定在所述检测对象的表面，所述原始振动信号内包含与获取单元11匹配的响应数据；
则根据所述步骤S1，具体包括：
S11、设定一个n自由度线性系统，其运动方程具体表现为：
其中，所述M为输入的n×n维质量矩阵、所述C为输入的n×n维阻尼矩阵、所述K为输入的n×n维刚度矩阵，所述x(t)、所述以及所述/>分别为输入的n维位移列向量、n维速度列向量及n维加速度列向量，所述f(t)为输入的激振力列向量；
S12、根据振型叠加法，在所述运动方程式内引入模态坐标系x(t)＝Φq(t)并左乘ΦT，得到模态坐标系下的运动方程，所述运动方程具体表现为：
S13、根据振型正交化条件，将所述运动推算方程式分解为n个单自由度系统，所述单自由度系统具体表现为：
其中，所述mr为输入的第r阶模态质量，所述ωr为输入的第r阶模态频率，所述ζr为输入的第r阶模态阻尼比，所述为所述模态坐标下的第r阶位移列向量，所述t为位移函数q对应的自变量，根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号，
如上述实施例所述，为了获取所述检测对象的原始振动信号，所述后台系统先设定一个n自由度线性系统，所述自由度线性系统的运动方程具体表现为：
其中，所述M为输入的n×n维质量矩阵、所述C为输入的n×n维阻尼矩阵、所述K为输入的n×n维刚度矩阵，所述x(t)、所述以及所述/>分别为输入的n维位移列向量、n维速度列向量及n维加速度列向量，所述f(t)为输入的激振力列向量，之后所述后台系统根据振型叠加法，在所述运动方程式内引入模态坐标系x(t)＝Φq(t)并左乘ΦT，得到模态坐标系下的运动方程，所述运动方程具体表现为：
之后所述后台系统根据设定好的振型正交化条件，将所述运动推算方程式分解为n个单自由度系统，所述单自由度系统具体表现为：
其中，所述mr为输入的第r阶模态质量，所述ωr为输入的第r阶模态频率，所述ζr为输入的第r阶模态阻尼比，所述为所述模态坐标下的第r阶位移列向量，所述t为位移函数q对应的自变量，最后所述后台系统根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号；
一实施例中，所述根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
S14、通过Duhamel积分将所述单自由度系统进行分解，从而输出对应的强迫振动解，所述强迫振动解具体表现为：
其中，所述所述/>为输入的第r阶阻尼模态频率；
S15、将根据所述强迫振动解将所述运动方程进行分解，从而输出对应的位移列向量，所述位移列向量具体表现为：
根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
如上述实施例所述，所述后台系统通过预设的Duhamel积分将所述单自由度系统进行分解，从而输出与所述单自由度系统对应的强迫振动解，此时所述强迫振动解具体表现为：
其中，所述所述/>为输入的第r阶阻尼模态频率，可以理解的是，所述gr(t)与所述ωdr的对应数值可由用户自行设定，之后所述后台系统将根据所述强迫振动解将所述运动方程进行分解，从而输出对应的位移列向量，所述位移列向量具体表现为：
最后所述后台系统根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
一实施例中，所述根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
S16、将所述振动信号记为输入分量fk(t)，并将所述fk(t)输入到所述位移列向量中进行推算，此时对第k个所述fk(t)，所述位移列向量在自由度i处的输出响应xik(t)具体表现为：
S17、在获取到各个所述获取单元对应的所述xik(t)后，将各个所述xik(t)整合为所述原始振动信号。
如上述实施例所述，所述后台系统将所述振动信号记为输入分量fk(t)并将所述fk(t)输入到所述位移列向量中进行推算，此时对第k个所述fk(t)，所述位移列向量在自由度i处的输出响应xik(t)具体表现为：
则此时所述后台系统可获取到k个所述获取单元对应的振动信号，并将各个所述振动信号记为所述输入分量fk(t)，之后所述后台系统将各个所述fk(t)输入到所述位移列向量中进行推算，此时针对所述第k个所述fk(t)，所述位移列向量如上述所示，最后当所述后台系统获取到各个所述获取单元对应的所述xik(t)后，将各所有所述xik(t)整合进行整合，可以理解的是，此时所述后台系统获取到了获取模块1内每一个获取单元11对应的所述振动信号(即所述xik(t))，则所述后台系统将各个所述振动信号(即所述xik(t))进行整合后，即可得到获取模块1获取到的所述原始振动信号。
参考图3，本申请还提供了一种减振结构，包括加速度计10、纵向激振器20、轴向激振器30、扭转激振器40以及支座50；
支座50固定在测试结构的底面，加速度计10固定在所述测试结构的侧壁上，轴向激振器30以及扭转激振器40固定在所述测试结构两侧短边的侧壁上，纵向激振器20固定在所述测试结构长边的侧壁上，加速度计10、纵向激振器20、轴向激振器30以及扭转激振器40均与后台系统相连。
如上述实施例所述，纵向激振器20、轴向激振器30以及扭转激振器40仅用于针对结构结构实现减振效果，因此纵向激振器20设置在所述测试结构长边的侧壁上并根据所述后台系统发送的控制信号(即所述反相激振信号)来向所述测试结构施加纵向激振，同理轴向激振器30设置在所述测试结构短边的侧壁上并根据所述后台系统发送的述反相激振信号来向所述测试结构施加轴向激振，扭转激振器40设置在所述测试结构短边的侧壁上并根据所述后台系统发送的述反相激振信号来向所述测试结构施加扭转激振，从而实现生成翻转应力波并输入到所述测试结构内实现反相振动消除的效果，可以理解的是，支座50固定在所述测试结构的底面，从而实现所述测试结构的稳定放置，且加速度计10分布设置在所述测试结构的短边侧壁以及长边侧壁上，从而实现针对所述测试结构当前的动力学参数(即振动数值)的获取；
此外，由于纵向激振器20、轴向激振器30、扭转激振器40以及加速度计10自身的设备体积普遍较小，因此相较于背景技术当中的体积较大且泛用性较小的阻尼器以及隔振器，本实施例所提供的减振结构能实现通过较小体积的外置装置来实现效果类似的减振功能，从而达到了缩小减震结构的体积同时提升减振结构泛用性的功能。
参考图4，本申请还提供了一种减振系统，应用于减振结构，所述减振结构设有获取模块以及激振模块，所述获取模块以及所述激振模块固定在检测对象上并与后台系统相连，所述系统包括：
检测单元100，用于通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
推算单元200，用于根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号；
输出单元300，用于根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
上述各模块为执行上述减振系统，在此不再一一介绍。
图5示出了一个实施例中计算机设备的内部结构图。该计算机设备具体可以是服务器，所述服务器包括但不限于高性能计算机和高性能计算机集群。如图5所示，该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器和网络接口。其中，存储器包括非易失性存储介质和内存储器。该计算机设备的非易失性存储介质存储有操作系统，还可存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器实现所述减震方法。该内存储器中也可储存有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时，可使得处理器执行所述减振系统。
在一个实施例中，本发明提供的基于主动振动控制的减振方法可以实现为一种计算机程序的形式，计算机程序可在如图5所示的计算机设备上运行。计算机设备的存储器中可存储组成减振系统的各个程序模板。比如：检测单元100、推算单元200以及输出单元300。
一种计算机设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如下步骤：
通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应，根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号，根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
综合上述实施例可知，本申请最大的有益效果在于，通过设置的获取模块获取检测对象的原始振动信号，并将所述原始振动信号进行反相后生成反相激振信号，并最终根据所述反相激振信号生成对应的反相应力波并通过激振模块输入到检测对象进行减振的方式实现了通过产生反相谐振的方式达到了主动减振的效果，解决了现有技术当中的阻尼器以及减振器均为被动减振，导致由于弹性材料的自身材料特性限制无法大范围的应用于各种不同强度不同频率的振动当中的问题，提升了减震结构的适用范围。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，应用于减振结构，所述减振结构设有获取模块以及激振模块，所述获取模块以及所述激振模块用于固定在检测对象上并与后台系统相连，所述方法包括：
通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号对应的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
2.如权利要求1所述的基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，所述根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果的步骤之后，还包括：
再次通过所述获取模块获取检测对象的振动信号，并记为检测振动信号；
判断所述检测振动信号的振幅是否高于预设阈值；
若是，则将所述检测振动信号记为所述原始振动信号后，返回根据所述原始振动信号进行反相推算的步骤，直到所述检测振动信号的振幅不高于预设阈值为止。
3.如权利要求1所述的基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，所述获取模块内设有若干个获取单元，所述获取单元用于固定在所述检测对象的表面，所述原始振动信号内包含与所述获取单元匹配的振动信号；
则所述通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号的步骤，具体包括：
设定一个n自由度线性系统，其运动方程具体表现为：
其中，所述M为输入的n×n维质量矩阵、所述C为输入的n×n维阻尼矩阵、所述K为输入的n×n维刚度矩阵，所述x(t)、所述以及所述/>分别为输入的n维位移列向量、n维速度列向量及n维加速度列向量，所述f(t)为输入的激振力列向量；
根据振型叠加法，在所述运动方程式内引入模态坐标系x(t)＝Φq(t)并左乘ΦT，得到模态坐标系下的运动方程，所述运动方程具体表现为：
根据振型正交化条件，将所述运动推算方程式分解为n个单自由度系统，所述单自由度系统具体表现为：
其中，所述mr为输入的第r阶模态质量，所述ωr为输入的第r阶模态频率，所述ζr为输入的第r阶模态阻尼比，所述为所述模态坐标下的第r阶位移列向量，所述t为位移函数q对应的自变量；
根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
4.如权利要求3所述的基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，所述根据所述单自由度系统结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
通过Duhamel积分将所述单自由度系统进行分解，从而输出对应的强迫振动解，所述强迫振动解具体表现为：
其中，所述所述/>为输入的第r阶阻尼模态频率；
将根据所述强迫振动解将所述运动方程进行分解，从而输出对应的位移列向量，所述位移列向量具体表现为：
根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号。
5.如权利要求4所述的基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，所述根据所述位移列向量结合所述振动信号推算所述原始振动信号的步骤，具体包括：
将所述振动信号记为输入分量fk()，并将所述fk()输入到所述位移列向量中进行推算，此时对第k个所述fk()，所述位移列向量在自由度i处的输出响应xik()具体表现为：
在获取到各个所述获取单元对应的所述xik()后，将各个所述xik()整合为所述原始振动信号。
6.如权利要求5所述的基于主动振动控制的减振方法，其特征在于，所述根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号的反相激振信号的步骤，具体包括：
通过所述位移列向量在自由度i处输出所述xik()并进行反相离散化，从而输出对应的单位脉冲响应hik()，此时所述位移函数具体表现为：
在获取到各个所述获取单元对应的所述hik()后，将各个所述hik()整合为所述反相激振信号。
7.一种减振结构，其特征在于，应用于权利要求1-6任意一项的所述基于主动振动控制的减振方法，包括加速度计、纵向激振器、轴向激振器、扭转激振器以及支座；
所述支座固定在测试结构的底面，所述加速度计固定在所述测试结构的侧壁上，所述轴向激振器以及所述扭转激振器固定在所述测试结构两侧短边的侧壁上，所述纵向激振器固定在所述测试结构长边的侧壁上，所述加速度计、所述纵向激振器、所述扭转激振器以及所述轴向激振器均与后台系统相连。
8.一种减振系统，其特征在于，应用于减振结构，所述减振结构设有获取模块以及激振模块，所述获取模块以及所述激振模块固定在检测对象上并与后台系统相连，所述系统包括：
获取单元，用于通过所述获取模块推算检测对象的原始振动信号，所述原始振动信号为所述检测对象在外部激励条件下的振动响应；
计算单元，用于根据所述原始振动信号进行反相推算，从而生成一个与所述原始振动信号的反相激振信号；
根据所述反相振动信号控制所述激振模块向所述检测对象振动输出，从而实现针对所述检测对象的减振效果。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至6任一项所述的基于主动振动控制的减振方法。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述的基于主动振动控制的减振方法。
CN202310579343.7A 2023-05-22 2023-05-22 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统 Active CN116628878B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310579343.7A CN116628878B (zh) 2023-05-22 2023-05-22 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202310579343.7A CN116628878B (zh) 2023-05-22 2023-05-22 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN116628878A true CN116628878A (zh) 2023-08-22
CN116628878B CN116628878B (zh) 2024-01-16

Family

ID=87591346

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202310579343.7A Active CN116628878B (zh) 2023-05-22 2023-05-22 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN116628878B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118273250A (zh) * 2024-04-18 2024-07-02 深圳市双禹王声屏障工程技术有限公司 光伏隔音一体化系统、隔音发电方法、装置及电子设备

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106960068A (zh) * 2016-09-30 2017-07-18 中国人民解放军海军工程大学 一种基于脉冲激励响应频谱的模态阻尼比快速计算方法
CN110044577A (zh) * 2019-04-17 2019-07-23 大连理工大学 基于变论域模糊控制的多模态振动主动控制方法
CN110334371A (zh) * 2019-04-18 2019-10-15 朱思宇 一种基于有限元模型的车-桥耦合系统振动计算方法
CN110555190A (zh) * 2019-09-05 2019-12-10 广西科技大学 非经典阻尼系统动力响应的实模态法及其应用
CN111854621A (zh) * 2020-06-05 2020-10-30 北京航空航天大学 机载分布式pos用光纤光栅传感器数据拟合方法和装置
CN113060151A (zh) * 2021-03-16 2021-07-02 东风越野车有限公司 车辆发动机主动减振方法及设备
CN114216634A (zh) * 2021-11-16 2022-03-22 东南大学 一种浮置板轨道减振性能在线监测评估方法
CN115577516A (zh) * 2022-09-28 2023-01-06 华南理工大学 超高层建筑结构与mtld耦合系统减振性能的评价方法
CN115748319A (zh) * 2022-11-23 2023-03-07 东南大学 一种基于振动传播路径的地铁车站用实时减振方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN106960068A (zh) * 2016-09-30 2017-07-18 中国人民解放军海军工程大学 一种基于脉冲激励响应频谱的模态阻尼比快速计算方法
CN110044577A (zh) * 2019-04-17 2019-07-23 大连理工大学 基于变论域模糊控制的多模态振动主动控制方法
CN110334371A (zh) * 2019-04-18 2019-10-15 朱思宇 一种基于有限元模型的车-桥耦合系统振动计算方法
CN110555190A (zh) * 2019-09-05 2019-12-10 广西科技大学 非经典阻尼系统动力响应的实模态法及其应用
CN111854621A (zh) * 2020-06-05 2020-10-30 北京航空航天大学 机载分布式pos用光纤光栅传感器数据拟合方法和装置
CN113060151A (zh) * 2021-03-16 2021-07-02 东风越野车有限公司 车辆发动机主动减振方法及设备
CN114216634A (zh) * 2021-11-16 2022-03-22 东南大学 一种浮置板轨道减振性能在线监测评估方法
CN115577516A (zh) * 2022-09-28 2023-01-06 华南理工大学 超高层建筑结构与mtld耦合系统减振性能的评价方法
CN115748319A (zh) * 2022-11-23 2023-03-07 东南大学 一种基于振动传播路径的地铁车站用实时减振方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
9OC8YVBSYOO: "多自由度体系（振型叠加法）", Retrieved from the Internet <URL:https://www.docin.com/p-549474486.html> *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN118273250A (zh) * 2024-04-18 2024-07-02 深圳市双禹王声屏障工程技术有限公司 光伏隔音一体化系统、隔音发电方法、装置及电子设备

Also Published As

Publication number Publication date
CN116628878B (zh) 2024-01-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN116628878B (zh) 基于主动振动控制的减振方法、结构及计算机系统
Saeed et al. Rotary-oscillatory nonlinear energy sink of robust performance
Ricciardelli et al. Tuned vibration absorbers with dry friction damping
Inaudi et al. Time‐domain analysis of linear hysteretic damping
CN107292011B (zh) 确定车身连接点的静刚度的方法及装置
Adhikari Eigenrelations for nonviscously damped systems
Ram et al. The theory of a multi-degree-of-freedom dynamic absorber
Yin A new explicit time integration method for structural dynamics
Lu et al. Optimal hybrid control for structures
DU et al. Simulation and experiment of an active-passive isolator for micro-vibration control of spacecraft
Choi et al. Shock isolation systems using magnetorheological dampers
Chatziathanasiou et al. Semi-active vibration control of aircraft structures
CN115168795A (zh) 用于船舶典型板架结构主动振动控制左特征向量配置方法
Rajamani et al. On invariant points and their influence on active vibration isolation
Zhao et al. Design of Nonlinear Energy Sink Based on Bistable Cosine-Shaped Beam
Mieyeville et al. Autonomous Wireless Sensor Network for distributed active control
Shao et al. Experimental study of targeted energy transfer inside 3d acoustic cavity coupled by a nonlinear membrane absorber
Suciu et al. Theoretical investigation on the dynamic characteristics of one degree of freedom vibration system equipped with inerter of variable inertance
Zainulabidin et al. Effect of tuned absorber location on beam structure vibration by finite element analysis
Aoshima et al. A Study of Self Powered Active Seismic Isolation Floor Device Using Rotational Inertia Mass Damper
Liu Computational method of the non-stationary random responses for non-viscously damped structure systems
EFILOGLU Understanding the Concept of Base Isolation
Guo et al. Internal Stability of One-Degree-of-Freedom and Two-Degree-of-Freedom Linear Time-Invariant Structural Vibration Systems
최정희 et al. An Active Tuned Mass Damper for Vibration Reduction of Ultra-High-Precision Equipment
Ikago et al. Seismic control of buildings using apparent mass dampers with rotational amplifying mechanisms: A review of the state of the art

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant