一种电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统及其方法技术方案

本发明专利技术提供一种电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统及其方法，包括：直线

【技术实现步骤摘要】
一种电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统及其方法


[0001]本专利技术涉及结构减振器件
，具体而言，尤其涉及一种电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统及其方法。

技术介绍

[0002]在绿色、节能与可持续发展大背景下，充分利用广布于自然界中的机械振动能量得到越来越多的学者关注与研究。机械振动能量广泛存在于诸如汽车减震系统的悬挂装置、轨道交通上振动的铁轨、运动中的人体、受风载荷影响而振动的土木建筑、海洋不断波动的海浪等随处可见的场景中；为了促进节能减排，充分发挥绿色能源的优势，有必要充分利用这一绿色能源。
[0003]为了提取机械振动能量，可以利用摩擦电纳米发电机、压电纳米发电机、电磁发电机等装置。采用电磁发电机一般可以得到更高功率等级的能量采集。电磁发电机一般是将旋转形式的能量转化为电能，而振动能量一般是平移运动，这就需要滚珠丝杠等一类机械装置将平移运动变为旋转运动，滚珠丝杠等机械装置与电机结合可以实现机电阻尼器的功能。它可以使电机工作在发电模式，提取振动能量；根据第二类机电类比理论，它可以等效模拟具有一定刚度
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统，其特征在于，包括：直线
‑
旋转转换装置、能量转换装置及其负载，其中：所述直线
‑
旋转转换装置，采用齿轮齿条或滚珠丝杠；所述能量转换装置，采用永磁同步电机；所述负载，配置为三相电压型PWM整流器和电池；当系统工作在主动模式时，根据检测的结构位移、速度及电压、电流反馈信息在模型预测控制器中滚动优化求解电机控制力；当系统工作在半主动模式时，根据反馈信号计算模拟惯性力、刚度力及阻尼力，控制三相电压型PWM整流器各桥臂开通与关断以实现电机的控制，实现对振动的抑制，同时将振动的能量回收至电池中。2.根据权利要求1所述的电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统，其特征在于，在所述直线
‑
旋转转换装置中：振动作用于螺母与装置底座之间，推动螺母相对丝杠做直线运动，丝杠将螺母的直线运动转换为丝杠的旋转运动，丝杠带动电机转子转动。3.根据权利要求1所述的电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统，其特征在于，所述系统还包括检测装置，检测装置包括电机编码器、电流传感器以及电压传感器，其中：所述电机编码器，用于检测转子转速；所述电流传感器，用于检测定子三相电流；所述电压传感器，用于检测直流母线电压。4.根据权利要求1所述的电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统，其特征在于，当系统工作在主动模式时，使用H
∞
控制器离线求解状态反馈控制律；通过设定扰动w1到被调输出Z1的传递函数的H
∞
范数||T
wz
(s)||
∞
；离线求解线性矩阵不等式LMI求解可行的状态反馈增益K1。5.根据权利要求1所述的电磁阻尼器式自供能主动/半主动减振系统，其特征在于，所述当系统工作在主动模式时，根据检测的结构位移、速度及电压、电流反馈信息在模型预测控制器中滚动优化求解电机控制力，包括：定义系统变量，如下：定义原系统与参考系统，如下：定义原系统与参考系统，如下：定义误差，如下：E
O
＝X
‑
X
r
，定义误差系统，如下：u＝u
o
+u
r
，u
r
＝K
1T
X
r
,计算能量回收的功率，计算公式如下：
采用模型预测控制计算主动模式下的输出力，模型预测控制的优化目标为一定预测时间范围内的能量回收最大化，约束条件为系统轨迹与参考轨迹的误差是有界的；误差的上下界根据系统能量实时更新，设定系统能量目标值E
r
，当系统能量高于设定值时，则收缩误差边界，提升系统性能；当系统能量低于设定值时，则放宽误差边界，给能量回收提供更大的操作空间，下调系统性能；当系统逐渐稳定时，系统能量会在设定值附近小幅度波动，达到自供能的临界工作条件；定义模型预测的优化问题，如下：定义模型预测的优化问题，如下：u
min
≤u
o
≤u
max
e
min
≤e1≤e
max
设定误差边界调节律，如下：e
max
＝
‑
e
min
e
max
＝e0+k
p
(E
‑
E
r
)模型预测控制求得u
o
后，加上参考控制输入u
r
，即可得到最终控制输入，即电机控制力F
ctrl
＝u＝u
o
+u
r
。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：程开新，汪嘉屹，王士源，张晓华，李芦钰，郭源博，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：