基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法技术

一种基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，它把四个半主动的磁流变脂隔振器安置于浮置板下，能够抑制浮置板在垂向、横摇、纵摇上的振动能量；充分利用了磁流变脂隔振器可控阻尼优势，采用不依赖数学模型的垂向-横摇-纵摇模糊隔振控制及自适应策略，在宽频范围内分别降低浮置板振动能量在垂、横、纵三个方向上向地基的传递，克服了传统被动隔振器不能随激振变化自适应调节阻尼值、低频隔振效果差等系列问题，可以解决地铁浮置板轨道多向振动耦合的宽频隔振难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及自动控制领域，特别是一种。
技术介绍
地铁浮置板轨道既是地铁交通的振源也是将轮轨振动向地基传递的中间途径，其振动具有宽频、多方向耦合特征，能在较宽频范围隔振的轨道支承系统，可以有效降低轮轨振动能量的传播，减少对地铁沿线建筑物结构、居民生活、精密仪器的不良影响和危害.目前，浮置板一般采用橡胶、钢弹簧被动隔振系统，能够在较宽频范围内实现轮轨振动的有效隔离，但被动隔振器其参数不能根据激振情况实时可调可控，尤其是对小于20Hz的低频振动隔离能力不足，而这些低频振动却对人体、精密仪器有着重大的影响。近年来，磁流变智能器件成为隔振装置的重要发展方向，国内外对磁流变材料器件的研究已经基本成熟，广泛应用于车辆、航空航天机械、动力装置系统的隔减振中。其中，用磁流变脂制成的隔振器，能够在可控电流产生的可控磁场下，通过改变磁流变脂的流动特性，在宽频范围实现阻尼可调可控，且长期放置无沉降性。因此，可用基于磁流变脂器件的浮置板轨道振动隔离方式，充分利用磁流变脂器件具有的阻尼宽频可控优势进行隔振。但地铁运行产生的轮轨激振是一个宽频的垂向、纵横摇耦合振动，具有不确定性，难以建立精确数学模型，需要采用兼顾多向振动的半主动控制方法。
技术实现思路
本专利技术的目的就是提供一种，它采用一种不依赖于精确模型的半主动控制方法，根据激振方向、激振频率和振动能量传递率来改变隔振器的阻尼值，达到有效隔振的效果。本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，它包括有作为浮置板下方四个支承点的四个磁流变脂隔振器、四个分别安装在浮置板四个支承点上的加速度传感器和四个分别安装在四个隔振器下端的力传感器，所述隔振器含并联的磁流变脂阻尼器和橡胶元件，具体控制方法如下I)通过加速度传感器采集隔振器正上方浮置板各点的振动加速度；通过力传感器采集轮轨激励传给地基的垂向振动力；2)对步骤I)中采集到的振动加速度信号进行快速傅立叶变换，把三个最大振动能量对应的频率作为浮置板的三个振动激励主频率；用力传感器采集到的垂向振动力信号结合浮置板和隔振器的位置关系，计算出力矩传递率；3)以浮置板振动的各激励频率和垂向力矩传递率作为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下隔振器的垂向阻尼值，再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的垂向阻尼初值；4)以轮轨激振力的各激振频率和浮置板横摇纵摇力矩传递率为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下各磁流变脂隔振器的横摇纵摇阻尼值再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的横摇阻尼初值和纵摇阻尼初值；5)根据步骤3)和步骤4)计算得到的隔振器的垂向、横摇和纵摇的阻尼初值，计算每个隔振器的最终阻尼值；6)根据每个隔振器的最终阻尼值求解隔振器的控制电流。进一步，步骤3)中所述模糊推理控制规则为在振动激励频率相对较小的工作区域采用相对较大阻尼；在振动激励频率相对较大工作区域采用相对较小阻尼；在基座受到的垂向绝对力传递率相对较大时，采用相对较大阻尼；在基座受到的绝对力传递率相对较小时，采用相对较小阻尼，垂向阻尼模糊推理规则表如下本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，其特征在于，包括有作为浮置板下方四个支承点的四个磁流变脂隔振器、四个分别安装在浮置板四个支承点上的加速度传感器和四个分别安装在四个隔振器下端的力传感器，所述隔振器含并联的磁流变脂阻尼器和橡胶元件，具体控制方法如下：1）通过加速度传感器采集隔振器正上方浮置板各点的振动加速度；通过力传感器采集轮轨激励传给地基的垂向振动力；2）对步骤1）中采集到的振动加速度信号进行快速傅立叶变换，把三个最大振动能量对应的频率作为浮置板的三个振动激励主频率；用力传感器采集到的垂向振动力信号结合浮置板和隔振器的位置关系，计算出力矩传递率；3）以浮置板振动的各激励频率和垂向力矩传递率作为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下隔振器的垂向阻尼值，再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的垂向阻尼初值；4）以轮轨激振力的各激振频率和浮置板横摇纵摇力矩传递率为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下各磁流变脂隔振器的横摇纵摇阻尼值再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的横摇阻尼初值和纵摇阻尼初值；5）根据步骤3）和步骤4）计算得到的隔振器的垂向、横摇和纵摇的阻尼初值，计算每个隔振器的最终阻尼值；6）根据每个隔振器的最终阻尼值求解隔振器的控制电流。...

【技术特征摘要】
1.基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，其特征在于，包括有作为浮置板下方四个支承点的四个磁流变脂隔振器、四个分别安装在浮置板四个支承点上的加速度传感器和四个分别安装在四个隔振器下端的力传感器，所述隔振器含并联的磁流变脂阻尼器和橡胶元件，具体控制方法如下1)通过加速度传感器采集隔振器正上方浮置板各点的振动加速度；通过力传感器采集轮轨激励传给地基的垂向振动力；2)对步骤I)中采集到的振动加速度信号进行快速傅立叶变换，把三个最大振动能量对应的频率作为浮置板的三个振动激励主频率；用力传感器采集到的垂向振动力信号结合浮置板和隔振器的位置关系，计算出力矩传递率；3)以浮置板振动的各激励频率和垂向力矩传递率作为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下隔振器的垂向阻尼值，再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的垂向阻尼初值；4)以轮轨激振力的各激振频率和浮置板横摇纵摇力矩传递率为输入，采用模糊推理控制的方式推导不同频率下各磁流变脂隔振器的横摇纵摇阻尼值再根据各频率对应的振幅大小，采用加权平均法分别计算出各隔振器的横摇阻尼初值和纵摇阻尼初值；5)根据步骤3)和步骤4)计算得到的隔振器的垂向、横摇和纵摇的阻尼初值，计算每个隔振器的最终阻尼值；6)根据每个隔振器的最终阻尼值求解隔振器的控制电流。2.如权利要求1所述的基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，其特征在于，步骤3)中所述模糊推理控制规则为在振动激励频率相对较小的工作区域采用相对较大阻尼；在振动激励频率相对较大工作区域采用相对较小阻尼；在基座受到的垂向绝对力传递率相对较大时，采用相对较大阻尼；在基座受到的绝对力传递率相对较小时，采用相对较小阻尼，垂向阻尼模糊推理规则表如下3.如权利要求2所述的基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，其特征在于，步骤4)中所述模糊推理控制规则为建立横、纵摇隔振模糊控制规则，根据浮置板振动各激励频率和力矩传递率，实时改变隔振器的横、纵摇阻尼值；浮置板隔振系统若能很好的抑制横、纵摇力矩，则在低频段各个隔振器采用中等大小的阻尼值，若在高频段，各个隔振器采用较小的阻尼值；横、纵摇力矩若被放大，如果在低频段，就增加阻尼值，且在横、纵摇向幅度较大的那侧其隔振器使用大阻尼、另一侧使用中等阻尼；若在高频段，横、纵摇向幅度较大的其隔振器使用中等阻尼，另一侧使用小阻尼；横摇阻尼模糊控制规则如下表4.如权利要求3所述的基于磁流变脂隔振器的地铁浮置板三向振动控制方法，其特征在于，步骤3)中计算垂向阻尼初值的方法为根据垂向阻尼模糊推理规则表，得到各条推理规则的Ry计算公式为Ry = W1XCn n TmXCn = Rffy n Rty ...

【专利技术属性】
技术研发人员：李锐，何莉敏，李银国，徐文韬，张雄，杜鹏飞，
申请(专利权)人：重庆邮电大学，
类型：发明
国别省市：