KR102259052B1 - 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템 - Google Patents

액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템 Download PDF

Info

Publication number
KR102259052B1
KR102259052B1 KR1020207023884A KR20207023884A KR102259052B1 KR 102259052 B1 KR102259052 B1 KR 102259052B1 KR 1020207023884 A KR1020207023884 A KR 1020207023884A KR 20207023884 A KR20207023884 A KR 20207023884A KR 102259052 B1 KR102259052 B1 KR 102259052B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
moment
inertia
housing
control system
plate
Prior art date
Application number
KR1020207023884A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20200103116A (ko
Inventor
춘웨이 장
하오 왕
Original Assignee
칭다오 유니버시티 오브 테크놀로지
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 칭다오 유니버시티 오브 테크놀로지 filed Critical 칭다오 유니버시티 오브 테크놀로지
Publication of KR20200103116A publication Critical patent/KR20200103116A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102259052B1 publication Critical patent/KR102259052B1/ko

Links

Images

Classifications

    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/0215Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings involving active or passive dynamic mass damping systems
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • EFIXED CONSTRUCTIONS
    • E04BUILDING
    • E04HBUILDINGS OR LIKE STRUCTURES FOR PARTICULAR PURPOSES; SWIMMING OR SPLASH BATHS OR POOLS; MASTS; FENCING; TENTS OR CANOPIES, IN GENERAL
    • E04H9/00Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate
    • E04H9/02Buildings, groups of buildings or shelters adapted to withstand or provide protection against abnormal external influences, e.g. war-like action, earthquake or extreme climate withstanding earthquake or sinking of ground
    • E04H9/021Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings
    • E04H9/023Bearing, supporting or connecting constructions specially adapted for such buildings and comprising rolling elements, e.g. balls, pins
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F7/00Vibration-dampers; Shock-absorbers
    • F16F7/10Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect
    • F16F7/1005Vibration-dampers; Shock-absorbers using inertia effect characterised by active control of the mass
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F15/00Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion
    • F16F15/002Suppression of vibrations in systems; Means or arrangements for avoiding or reducing out-of-balance forces, e.g. due to motion characterised by the control method or circuitry
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16FSPRINGS; SHOCK-ABSORBERS; MEANS FOR DAMPING VIBRATION
    • F16F2232/00Nature of movement
    • F16F2232/02Rotary

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Architecture (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Environmental & Geological Engineering (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Building Environments (AREA)

Abstract

본 발명은 시스템에서 진동의억제 분야에 관한 것으로, 구체적으로 말하자면, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템에 관한 것으로, 아웃풋 캐리어, 구동 어셈블리 및 관성 모멘트 플레이트를 포함하고; 아웃풋 캐리어는 격판 및 하우징을 포함하고, 격판은 하우징의 내벽 상에 고정되고 하우징은 피제어 구조 단부에 연결되고; 구동 어셈블리의 일단은 하우징 상에 고정되고 다른 일단은 격판 상에 고정되고 구동 어셈블리의 단부는 아웃풋 축에 연결되고 아웃풋 축은 하우징 외부에 연신되고 아웃풋 축의 다른 일단은 관성 모멘트 플레이트에 연결되고; 관성 모멘트 플레이트는 일정한 질량의 원형 플레이트 또는 원형 고리이고, 상기 발명에서 언급된 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템은 종래 기술에서 병진 TMD가회전시미(shimmy) 운동 제어에 대한 효력 상실을 해결하였다. 병진 AMD는 제어효율이 낮고 효과가 비교적 약하다. 수동 관성 모멘트 튜닝 댐퍼 제어는 적용 견고성이 취약하고 주파수 조절 기술이 복잡하며 적용 범위가 작은 등 문제가 있다.

Description

액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템
본 발명은 시스템에서 진동의 억제 분야에 관한 것으로, 구체적으로 말하자면, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템에 관한 것이다.
최근 몇 년 동안 경제 발전과 사회 진보에 따라 생활 공간에 대한 사람들의 요구도 지속적으로 향상되며 인프라에 대한 국가의 투자가 지속적으로 증가하고 있다. 국가는 토목 공정에 점점 더 많은 투자를하고 있으며 고속도로, 철도, 교량, 고층 건물 및 넓은 경간 공간 구조 등이 지속적으로 건설되고 있다. 이를 제외하고 사람들은 또한 더 광활한 공간, "깊은 바다"와 "넓은 공간"을탐색하고 있으며, 해양 플랫폼, 우주 정거장과 같은 구조물도 빠르게 발전하고 있다. 이러한 공간 구조는 시공 및 후기 운행 사용 과정에서 정적 및 동적 하중을 포함하여 불가피하게 각종 하중의 작용을 받을 수밖에 없다. 구조물의 사용 과정에서 구조물에 대한 영향이 비교적 큰 것은 흔히 지진,바람,파도,전류,얼음,폭발 등과 같은 동적 하중의 작용이고, 구조물은 이와 같은 동적 하중의 작용 하에 진동하게 되고 일반상황에서 신뢰성의 문제를 야기하며 심각할 경우 구조물의 파괴를 초래하여 사상자와 재산 피해가 발생한다. 구조물을 사용하는 동안 지진과 같은 동적 하중 작용을 받으면 구조물은 붕괴되어 계속 사용할 수 없거나 설령 구조물이 붕괴되지 않더라도 그것의 내부 장비, 장식 인테리어, 설치 시스템은 손상된 후 계속 사용할 수 없고 심지어 2차 재난을 일으키며 이는 사용자에게 심각한 안전 위협과 경제적 재산 손실을 초래한다.
반면에 경제 발전과 지속적인 기술 발전으로 인해 구조물에 대한 사람들의 요구는 더이상 사용성에 국한되지 않고 구조적 안전성과 내구성 측면에서 더 높은 요구를 제시한다. 구조를 사용하는 과정에서 구조물은 사람들의 안전을 보장해야 할뿐만 아니라 편안함 등에 대한 요구도 충족시켜야 한다. 예를 들어, 고층 구조는 바람 하중의 작용 하에 진동을 발생시키며, 진동 격리 조치가 없으면 고층의 사용자는 구조물의 흔들림을 감지하게 되며, 풍력이 비교적 큰 경우 구조물 내부의 장비 및 설비는 구조물 진동으로 인한 손상을 입게 되고 구조물의 편안함에 대한 사람들의 요구를 충족시키지 못할 뿐만 아니라 경제적 재산에 위협이 된다.
구조물 진동으로 인한 다양한 문제를 해결하고 외부 부하로 인한 진동을 제거하거나 줄이기 위해 최근에는 진동 제어 기술이 빠르게 발전되고 있다. 진동 제어 기술은 토목 공정 분야 외 항공 우주, 자동차, 기계, 해양 공학, 군사 공학 등 분야에서도 핫 이슈이기도 하다. 토목 공정 구조의 경우, 구조에 진동 제어 장치를 적절하게 설치하면 구조의 동적 반응을 효과적으로 줄이고 구조의 손상 또는 피로 손상을 줄여 구조의 안전과 편의 등 필요를 만족시킬 수 있어 안전성, 경제성 및 신뢰성의 적절한 균형에 도달한다. 대량의 연구에서 표명한바, 토목 공정에서 진동 제어 기술의 응용은 현저한 효과와 중요한 영향이 있으며, 구조의 손상을 예방 또는 줄이고 구조의 방재 성능을 개선하며 사람들의 생명과 재산의 안전을 보장할 수있을 뿐만 아니라 또한 구조의 수명을 연장할 수 있어 구조의 유지 보수 비용을 줄이며 극한의 조건에서의 구조의 쾌적함에 대한 사람들의 요구를 최대한 충족시킨다는 것다.
토목 공정 구조물 진동 제어 기술은 주로 액티브 제어, 수동적 제어, 세미 액티브 제어 및 하이브리드 제어 등 네 가지 측면으로 나뉜다. 그 중에서도 수동적 제어 기술에 대한 연구는 이미 비교적 성숙 되었으며 그중 수동적 튜닝 에너지 흡수용 장치는 주로 TMD(Tuned Mass Damper) 및 TLD(Tuned Liquid Damper)를 포함하며 이미 많은 토목 공정 구조물에 사용되었다. TMD제어의 원리는 서브 구조의 주파수를 메인 구조, 즉 피 제어 구조와 일치하거나 유사하도록 조절하여 서브 구조와 메인 구조의 공명이 일어나게 하고 서브 구조 내부 댐핑 메커니즘을 통해 메인 구조의 진동 에너지를 소모함으로써 메인 구조의 동력 반응 줄여 진동 제어의 목적에 이른다. 대량의 연구와 실제 응용, 예를 들면 미국보스톤 60층의 JohnHancock빌딩, 말레이시아 쿠알라룸푸르의 쌍둥이 빌딩, 중국 타이베이 101빌딩 모두 TMD시스템을 설치하였고 설치 후의 응용은 수동 제어 TMD시스템이 안정적이고, 양호한 제어 효과가 있음이 입증되었다.
구조의 운동 형식은 병진운동과 비틀림 진자의 조합으로 구성된 복잡하고 다양한 특성을 가지고 있다. 그러나 서스펜션 질량 시스템의 스윙 문제를 TMD 시스템으로 제어할 때, 구조 서스펜션 방향이 그것의 진자 운동 방향과 일치 할 때, 초기 오프셋이든 조화하중 여기 입력이든 관계없이 TMD시스템은 모두 효과적인 제어 역할을 수행 할 수 있다는 것이 밝혀졌다; TMD 시스템을 구조물의 다른 방향 진자 제어에 사용하는 경우, 즉 구조물의 서스펜션 방향이 그것의 진자 운동 방향에 수직 인 경우, 시스템 매개 변수를 어떻게 조절하든(예를 들면 구조 진자 길이, 제어 시스템 위치 등) TMD 시스템은 항상 작동 할 수 없다. 많은 이론적 분석과 실험적 탐구를 거쳐, 병진 TMD 제어 시스템은 구조의 병진 운동만 제어할 수 있고 회전시미(shimmy) 제어에 효과가 없다고 결론을 제기하였다. 학자들의 연구 결과, 그것의 근본 원인은 TMD, TLD등과 같은 수동 제어 시스템이 원심 상태에 있고 그 기능을 상실하고 시스템 매스 블록(또는 TLD 탱크 중의 물)은 전혀 움직이지 않으며, 심지어 능동 매스댐퍼/드라이버(영어 이름 ActiveMassDamper/Driver, AMD) 제어 시스템 능동 제어력을 제어한다. 그 이유는 질량 매스 블록 중력 분량을 극복해야 하여 그것의 제어 효율을 크게 줄이게 된다. 그러나 회전시미 운동 특성을 가진 구조 운동 형식은 지극히 흔한 것이다. 예를 들면, 서스펜션 구조의 스윙; 바람 하중 작용 하의 불규칙 건물의 비틀림 진자; 파도, 바람, 얼음 등의 결합 작용 하에서의 해양 플랫폼의 비틀림 진자 등이다. 따라서, 특수한 구조 진동/운동 제어 시스템을 설계하여 그것이 자동으로 중력장이 제어 시스템 자체의 영향(원심력 효과)을 극복(또는 제거)할 수 있게 하거나, 또는 제어시스템 자체의 작업/운동 규칙이 중력장과 결합이 해제되게 하여 시스템 고유 진동이 중력의 영향을 받지 않게 하고 이상의 2개 방면은 모두 제어 시스템이 충분히 운동하게 하는 목적에 이르므로 구조 운동/진동에 대한 제어 시스템의 유효한 제어 작용을 발휘할 수 있게 된다.
종합하면 종래의 구조 진동 제어 장치/시스템은 토목 공정 분야의 응용에 있어 필수 불가결의 역할을 하고 있고, 구조물 사용자의 생명과 재산에 대해 아주 중요한 의미가 있다. 그러나 종래의 구조 진동 제어장치/시스템은 주로 다음과 같은 단점을 나타낸다. 첫째, 병진 TMD 제어 장치는 구조의 병진 운동만 제어할 수 있지 회전시미 제어에 효과가 없고; 둘째, 병진 AMD 제어장치는 비록 회전시미를 제어할 수 있으나 제어효율은 극히 낮아 사용 요구를 만족할 수 없다; 셋째, 수동 관성 모멘트 튜닝 댐퍼가 회전시미 운동 제어에 효과적이나 그것은 구조물 자체에 대해 복잡한 주파수 변조를 진행해야 하고 일부 복잡한 구조에 대해 제어 효율이 비교적 낮고 효과가 좋지 않으며 견고성이 낮고 제어 가능성이 낮으며 적용 범위가 작은 등 결함이 존재한다.
본 발명은 이런 배경에서 발생한 것이다.
본 발명의 주요 목적은 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템을 제공하여 종래기술 중의 병진 TMD의 회전시미 운동 제어에 대해 효력 상실; 병진 AMD 제어의 낮은 효율과 비교적 약한 효과; 수동 관성 모멘트 튜닝 댐퍼 제어의 낮은 적용 견고성과 복잡한 주파수 변조 기술, 작은 적용 범위 등 문제를 해결하기 위한 것이다.
상기 문제를 해결하기 위하여 본 발명은 아래 기술방안을 사용한다.
액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템에 있어서,
아웃풋 캐리어, 구동 어셈블리및 관성 모멘트 플레이트를 포함하고;
아웃풋 캐리어는 격판 및 하우징을 포함하고, 격판은 상기 하우징의 내벽 상에 고정되고, 하우징은 피제어 구조에 서로 연결되고;
구동 어셈블리의 일단은 하우징 상에 고정되고, 다른 일단은 상기 격판 상에 고정되고 구동 어셈블리의 단부는 아웃풋 축에 연결되고 아웃풋 축은 하우징 외부에 연신되어 상기 관성 모멘트 플레이트에 연결되고;
관성 모멘트 플레이트는 일정한 질량의 원형 플레이트 또는 원형 고리이다.
추가로 구동 어셈블리는 동축으로 연결되는 드라이버, 변속기 및 인코더를 포함하고, 드라이버의 출력단은 변속기에 연결되고, 변속기 외부에 아웃풋 축이 연결되고 드라이버와 상기 변속기 외형 윤곽은 서로 동일하다.
추가로 상기 드라이버는 스텝 모터 또는 서보 모터이다.
추가로 구동 어셈블리는 플랜지 브라켓을 통해 하우징과 격판 상에 고정된다.
추가로 아웃풋 축은 플랜지 플레이트를 통해 관성 모멘트 플레이트와 연결된다.
추가로 상기 관성 모멘트 플레이트는 상기 피 제어 구조의 회전면과 평행되고 구동 어셈블리는 관성 모멘트 플레이트와 수직으로 연결된다.
추가로 피 제어 구조 상에 피 제어 구조의 상태 데이터를 채집하는 센서가 설치되어 있다.
추가로 변속기는 감속기이다.
제어기를 더 포함하고, 제어기는 인코더, 센서 및 드라이버와 회로 연결되어 인코더 및 센서의 신호를 수신하고 제어 신호를 드라이버에 전달하고 관성 모멘트 플레이트에 대한 드라이버의 구동 방향 및 회전 속도를 제어한다.
본 발명은 아래 유익한 효과가 있다.
(1) 본 발명은 전통적인 수동적 제어 구조 진동의 방식을 타파하고, 액티브 제어 기술을 채택하며, 피제어 구조의 실시간 상태 정보에 따라 관성 모멘트 플레이트의 회전 상태를 액티브 제어할 수 있고, 나아가 피 제어 구조에 대한 출력 모멘트의 크기를 통해 상이한 제어 효과를 실현한다.
(2) 상기 시스템은 복잡한 주파수 변조 설계 프로세스 없이도 제어력의 출력을 실현을 위해 드라이브 어셈블리를 사용하며, 동시에 주파수 변조의 기술적 한계로 인해 제어를 달성할 수없는문제를 벗어나고 적용 범위가 더욱 넓다.
(3) 상기 시스템은 견고성이 더욱 뛰어나며 구조 형태 변화 및 외부 하중 작용의 변화의 영향을받지 않으므로 제어 효과가 너무 많은 영향을받게 된다.
도 1은 본 발명 전체 구조 개략도이다;
도 2는 구동 어셈블리 조성 개략도이다;
도 3은 본 발명이 싱글 진자 모델에 응용된 사용 연결 정면도이다;
도 4는 본 발명이 싱글 진자 모델에 응용된 사용 연결 측면도이다.
도 5는 본 발명이 역립 진자에서의 사용 상태 개략도이다.
아래 도면을 결합하여 본 발명에 대해 상세히 설명한다.
본 발명이 싱글 진자 구조 모델에 응용된 것을 예로 설명한다.
도 1 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 상기 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템은 아웃풋 캐리어(7), 구동 어셈블리(3) 및 관성 모멘트 플레이트(4)을 포함하고;
아웃풋 캐리어는 격판(2) 및 하우징(1)을 포함하고, 격판은 하우징의 내벽 상에 고정되고, 하우징은 피제어 구조(6)에 서로 연결되고;
피제어 구조(6) 상에 센서가 설치되어 있고, 상기 센서는 광전축 앵글 인코더, 앵글 가속도센서 또는 자이로스코프로써, 상기 피제어 구조의 상태 데이터를 채집하고, 센서는 피제어 구조의 회전시미의 진자각 및 진자각 가속도 데이터를 채집할 수 있도록 보장해야 한다.
싱글 진자 구조 모델을 기본 역학 모형 원형으로 하고 상기 피제어 구조의 상태를 검측하는 센서는 광전 인코더를 선택하여 사용할 수 있고, 광전인코더는 리프팅 포인트에 배치되고, 싱글 진자 구조의 진자각 및 진자각 가속도 데이터를 채집한다.
구동 어셈블리의 일단은 하우징 상에 고정되고, 다른 일단은 격판상에 고정되고, 구동 어셈블리는 아웃풋 축(5)에 연결되고 아웃풋 축은 하우징 외부에 연신되어 상기 관성 모멘트 플레이트에 연결된다. 구동 어셈블리는 드라이버(32), 변속기(33) 및 인코더(31)를 포함하고 본 발명이 필요로 하는 것은 높은 회전 속도 출력이 아니고 힘의 출력이다. 따라서 변속기 감속기를 사용하여 회전속도를 줄여 힘의 출력을 만족시킨다. 드라이버 출력단은 변속기에 연결되고 변속기 외부에 아웃풋 축이 연결되고, 드라이버, 변속기 및 인코더는 동일한 축으로 연결되고, 드라이버와 변속기의 외형 윤곽은 동일하다; 상기 드라이버는 스텝 모터 또는 서보 모터이고, 구동 어셈블리는 플랜지 브라켓(7)을 통해 격판 상에 고정되고 아웃풋 축은 상기 플랜지 플레이트(8)를 통해 상기 관성 모멘트 플레이트에 연결된다.
관성 모멘트 플레이트는 일정한 질량의 원형 플레이트 또는 원형 고리이고; 일반적으로 금속 재료 또는 밀도가 비교적 높은 기타 재료이고, 상기 관성 모멘트 플레이트는 피제어 구조의 회전면에 평행하고, 구동 어셈블리는 관성 모멘트 플레이트와 수직 연결된다.
본 발명은 제어기를 더 포함하고, 제어기는 인코더, 센서 및 드라이버와 회로 연결되어 인코더 및 센서의 신호를 수신하고 제어 신호를 드라이버에 전달하고 관성 모멘트 플레이트에 대한 드라이버의 구동 방향 및 회전 속도를 제어하고, 제어 및 전송 부분은 종래 기술이며 간단한 신호 전송 및 처리기능에 관한 것으로 여기에서 반복하여 설명하지 않는다.
시스템의 작용력은 상기 구동 어셈블리가 상기 관성 모멘트 플레이트를 회전시키는 것을 통해 발생되고 주로 격판에서 하우징으로 전달되어 피제어 구조상에 작용되고 또 일부분이 구동 어셈블리와 아웃풋 서브 시스템 하우징에 직접 연결되므로 힘은 구동 어셈블리를 통해 하우징에 전달되고 나아가 상기 피제어 구조 상에 작용된다.
본 발명은 동일하게 역립 진자 상에 연결되어 역립 진자의 스윙을 제어할 수 있다.
본 발명의 사용 과정은 아래와 같다:
센서는 피제어 구조의 시미 운동 상태 즉 진자각 및 진자각 가속도 데이터를 채집하고, 구조상태 데이터를 제어기에 전송하고, 제어기는 능동 제어를 진행할지를 판단하고, 구조에 회전 시미 운동 데이터가 전에 설정한 역치를 초과하는 경우, 제어기는 드라이버 동작을 제어하고, 구동 어셈블리는 동작을 시작하고 드라이버는 실시간 측량한 구조 운동 상태에 따라 관성 모멘트 플레이트를 제어하여 회전 운동이 발생하게 하고 관성 모멘트 플레이트에 회전이 발생한 반작용력은 하우징 상에 작용하여 하우징과 연결된 피 제어 구조 상에 전달되어 피 제어 구조의 스윙을 억제한다. 드라이버 말단에 인코더가 동축 설치되어 있고, 드라이버의 회전 상황을 실시간으로 채집하여 제어기에 피드백하여 제어기와 피제어 구조 및 드라이버의 폐 루프 제어장치를 실현하고, 피제어 구조의 스윙 폭 및 주파수를 실시간으로 채집하는 것을 통해 드라이버가 제어하는 관성 모멘트 플레이트의 회전을 실시간으로 변경하고 피제어 구조상에 작용되는 제어 모멘트를 조절하고, 구동 제어 시스템의 구동 에너지 출력 크기를 조절하고 구조의 진동을 제어하여 비교적 높은 제어 효율을 보장한다.
본 발명의 기본 원리는 역학 기본 개념에서 유래한다. 힘과 짝힘은 효과가 동등할 수 없다. 일부 상황에서 피제어 대상의 운동 특징은 회전 운동 형식이 반드시 모멘트에 의해 제어되어야 하는 것을 결정하므로 전통적인 아웃풋 방식 또는 선형 운동의 제어장치는 모두 효력을 상실하게 되고 본 발명은 구조물 또는 체계에 회전 또는 비틀림 또는 회전시미 운동 제어가 발생하기에 적합한 액티브 제어 장치를 제시하였다.
본 발명의 응용은 서스펜션 구조의 중력 작용의 싱글 진자 운동 제어에 한정되지 않아야 하고; 와이드 스팬 서스펜션 브릿지는 바람 하중의 작용 하의 플러터(flutter) 제어, 채터링(chattering) 제어이고; 토목 공정 구조물의 방풍 및 방진 진동 제어, 평탄하지 않은 도로에서 차량의 피치 모션 제어, 바람, 파도 및 전류의 결합 작용 하에서의 선박 또는 해양 플랫폼 구조물의 롤, 피치 및 요 등 모션 제어이고, 강체의 공간 축의 고정 축을 중심으로 회전 운동 제어 등 분야이다.
상기 내용은 단지 본 발명의 비교적 바람직한 실시예일 뿐, 본 발명의 실시예 범위를 한정하는 데 사용될 수 없다. 본 발명 또한 상기 예에 한정되지 않으며 본 기술분야의 일반 기술자가 본 발명의 실질적임 범위 내에서 진행한 균등한 변화 및 개선 등은 모두 본 발명의 특허 범위 내에 속한다.
1. 하우징; 2. 격판; 3. 구동 어셈블리; 31. 인코더; 32. 드라이버; 33. 변속기; 4. 관성 모멘트 플레이트; 5. 아웃풋 축; 6. 피제어 구조; 7. 플랜지 브라켓; 8. 플랜지 플레이트.

Claims (9)

  1. 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템에 있어서,
    아웃풋 캐리어, 구동 어셈블리(3) 및 관성 모멘트 플레이트(4)를 포함하고;
    상기 아웃풋 캐리어는 격판(2) 및 하우징(1)을 포함하고, 상기 격판(2)은 상기 하우징(1)의 내벽 상에 고정되고, 상기 하우징(1)은 피제어 구조(6) 상에 연결되고;
    상기 구동 어셈블리(3)의 일단은 상기 하우징(1) 상에 고정되고, 상기 구동 어셈블리(3)의 다른 일단은 격판(2) 상에 고정되고, 상기 구동 어셈블리(3)의 일단은 아웃풋 축(5)에 연결되고, 상기 아웃풋 축(5)의 다른 일단은 상기 하우징(1) 외부에 연신되어 상기 관성 모멘트 플레이트(4)와 서로 연결되고;
    상기 관성 모멘트 플레이트(4)는 일정한 질량 원형 플레이트 또는 원형 고리인,
    액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리(3)는 동축으로 연결되는 드라이버(32), 변속기(33) 및 인코더(31)를 포함하고, 상기 드라이버(32) 출력단은 상기 변속기(33)에 연결되고, 상기 변속기(33) 외부에 상기 아웃풋 축(5)이 연결되고, 상기 드라이버(32)와 변속기(33) 외형 윤곽은 동일한, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 드라이버(32)는 스텝 모터 또는 서보 모터인, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 구동 어셈블리(3)는 플랜지 브라켓(7)을 통해 상기 하우징(1)과 격판(2) 상에 고정되는, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아웃풋 축(5)은 플랜지 플레이트(8)를 통해 상기 관성 모멘트 플레이트(4)에 연결되는, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 관성 모멘트 플레이트(4)는 피제어 구조(6)의 회전면과 평행되고, 상기 구동 어셈블리(3)는 상기 관성 모멘트 플레이트(4)와 수직으로 연결되는, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 피제어 구조(6) 상에 센서가 장착되어 있고, 상기 피제어 구조(6)의 상태 데이터를 채집하는, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 변속기(33)는 감속기인, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
  9. 제7항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는 인코더(31), 센서(11) 및 드라이버(32)와 회로 연결되어 상기 인코더(31) 및 센서(11)의 신호를 수신하고, 제어 신호를 상기 드라이버(32)에 전달하고, 상기 관성 모멘트 플레이트(4)에 대한 상기 드라이버(32)의 구동 방향 및 회전 속도를 제어하는, 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템.
KR1020207023884A 2019-02-01 2019-09-12 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템 KR102259052B1 (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910103396.5 2019-02-01
CN201910103396.5A CN109610673B (zh) 2019-02-01 2019-02-01 主动转动惯量驱动控制系统
PCT/CN2019/105646 WO2020155636A1 (zh) 2019-02-01 2019-09-12 主动转动惯量驱动控制系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20200103116A KR20200103116A (ko) 2020-09-01
KR102259052B1 true KR102259052B1 (ko) 2021-05-31

Family

ID=66019492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020207023884A KR102259052B1 (ko) 2019-02-01 2019-09-12 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템

Country Status (8)

Country Link
US (1) US10962076B2 (ko)
EP (1) EP3730713B1 (ko)
JP (1) JP6899492B2 (ko)
KR (1) KR102259052B1 (ko)
CN (1) CN109610673B (ko)
AU (1) AU2019101723A4 (ko)
CA (1) CA3091739C (ko)
WO (1) WO2020155636A1 (ko)

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109610673B (zh) * 2019-02-01 2023-11-24 青岛理工大学 主动转动惯量驱动控制系统
CN110761432B (zh) * 2019-10-31 2021-04-20 青岛理工大学 转动惯量产生力矩控制方法
CN110641501B (zh) * 2019-10-31 2021-08-13 青岛理工大学 高速列车侧滚、点头、摇头动态行为的力矩控制方法
CN110778641B (zh) * 2019-10-31 2021-06-22 青岛理工大学 高速列车动态行为主动控制系统
CN112177417B (zh) * 2020-10-26 2021-10-08 长江师范学院 一种建筑减震墙体施工方法
TWI766449B (zh) * 2020-11-25 2022-06-01 國立臺灣科技大學 主動慣質阻尼器
CN115233540A (zh) * 2022-08-15 2022-10-25 沈阳工业大学 抑制桥梁多模态耦合振动的主被动混合控制系统

Family Cites Families (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3548972A (en) * 1969-03-18 1970-12-22 Kaman Aerospace Corp Vibration absorber with rotating mass
JPH05240294A (ja) * 1992-02-25 1993-09-17 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動吸振機
US5542220A (en) * 1993-11-30 1996-08-06 Mitsubishi Jukogyo Kabushiki Kaisha Hydrostatic anti-vibration system and adjusting method therefor
TW305914B (en) * 1996-10-14 1997-05-21 Hawse Co Ltd Direction-type active joint and its damping usage
JP2000088045A (ja) * 1998-09-16 2000-03-28 Honda Motor Co Ltd ダイナミックダンパ装置
CN100582410C (zh) * 2007-01-22 2010-01-20 哈尔滨工业大学 结构振动控制的新型混合质量驱动变阻尼控制装置
US8672107B2 (en) * 2010-03-11 2014-03-18 The United States Of America As Represented By The Administrator Of The National Aeronautics And Space Administration Compact vibration damper
CN101812879B (zh) * 2010-03-26 2012-07-25 北京工业大学 控制建筑结构三维平动及水平扭转的调谐质量阻尼器及其制作方法
CN202265916U (zh) * 2011-09-07 2012-06-06 江苏金风风电设备制造有限公司 调谐质量阻尼器减振控制装置
CN102825613B (zh) * 2012-09-17 2015-01-07 北京航空航天大学 一种基于可控局部自由度的主动减振方法与装置
DE102012222191A1 (de) * 2012-12-04 2014-06-05 Wobben Properties Gmbh Schwingungsbegrenzungs-Modul sowie Vorrichtung, Bausegment für eine Baueinrichtung und Windenergieanlage mit einem Schwingungsbegrenzungs-Modul
CN102995787B (zh) * 2012-12-26 2015-07-08 清华大学 滚动质量调谐阻尼器
CN103277454B (zh) * 2013-05-09 2016-05-18 张春巍 调谐转动惯量阻尼减振装置
US9624998B2 (en) * 2014-07-30 2017-04-18 Tenneco Automotive Operating Company Inc. Electromagnetic flywheel damper and method therefor
KR102581556B1 (ko) * 2015-08-28 2023-09-21 에프엠 에네르기 게엠베하 운트 코.카게 회전하는 매쓰를 갖는 진동 흡수기
CN105926796B (zh) * 2016-06-21 2017-10-27 山东大学 压电阻尼智能调谐减振控制装置
US10914357B2 (en) * 2017-02-15 2021-02-09 Amir Khajepour Multi-axis reaction system and method for vibration control of mechanical systems
CN107022955B (zh) * 2017-02-27 2019-02-01 华北水利水电大学 表观质量旋转式电磁阻尼器斜拉索减振装置及设计方法
CN108964342B (zh) * 2018-06-22 2020-07-14 河海大学 一种可在线连续控制惯容量的半主动惯容
CN109084882B (zh) * 2018-09-30 2023-09-26 华南理工大学 旋转圆盘振动检测控制装置及方法
CN109654162B (zh) * 2019-02-01 2024-04-12 青岛理工大学 主动复合变阻尼转动控制装置
CN109610673B (zh) * 2019-02-01 2023-11-24 青岛理工大学 主动转动惯量驱动控制系统
CN209509216U (zh) * 2019-02-01 2019-10-18 青岛理工大学 主动转动惯量驱动控制系统

Also Published As

Publication number Publication date
JP2021509701A (ja) 2021-04-01
CN109610673B (zh) 2023-11-24
KR20200103116A (ko) 2020-09-01
WO2020155636A1 (zh) 2020-08-06
AU2019101723A4 (en) 2020-04-02
EP3730713A1 (en) 2020-10-28
EP3730713A4 (en) 2021-10-27
CA3091739C (en) 2023-01-10
US10962076B2 (en) 2021-03-30
US20200362932A1 (en) 2020-11-19
CN109610673A (zh) 2019-04-12
JP6899492B2 (ja) 2021-07-07
CA3091739A1 (en) 2020-08-06
EP3730713B1 (en) 2022-05-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102259052B1 (ko) 액티브 관성 모멘트 구동 제어 시스템
AU2019101722A4 (en) Hybrid control system for suppressing flutter vibration of bridge structure
US10889982B2 (en) Translation-rotation hybrid vibration control system for buildings
AU2019101724A4 (en) Active hybrid rotational control system with variable damping functions
Kwok et al. Performance of tuned mass dampers under wind loads
CN209509214U (zh) 带阻尼液箱的转动惯量主动控制装置
CN110761432B (zh) 转动惯量产生力矩控制方法
WO2020155643A1 (zh) 自供能式主被动复合转动惯量驱动控制系统
WO2020155632A1 (zh) 悬吊式复合调谐转动惯量驱动控制系统
CN209508798U (zh) 复合式桥梁扭转振动控制系统
WO2020155644A1 (zh) 自适应机械驱动调节转动惯量式控制系统
CN209509216U (zh) 主动转动惯量驱动控制系统
CN101963815A (zh) 一种振动自动控制装置
CN109667357B (zh) 带阻尼液箱的转动惯量主动控制装置
CN209509217U (zh) 平转复合式建筑振动控制系统
CN110725557A (zh) 一种用于历史建筑的sma复合悬摆减震装置
WO2020155639A1 (zh) 自走式全方向转动惯量驱动控制系统
CN209511004U (zh) 主动复合变阻尼转动控制装置
CN211548160U (zh) 一种用于建筑物的sma悬摆减震装置
JPH0333525A (ja) 構造物制振装置

Legal Events

Date Code Title Description
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant