專(zhuān)利名稱(chēng)：自供電磁流變減振器及其控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及控制系統(tǒng)，尤其涉及自供電磁流變減振器和自供電磁流變減振控制系統(tǒng)，用于控制磁流變阻尼器。
背景技術(shù)：
中國(guó)專(zhuān)利公告第101738329B揭露了ー種磁流變阻尼器測(cè)控系統(tǒng)，該測(cè)控系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊、拉壓カ傳感器、滑動(dòng)軸、電動(dòng)機(jī)及減速器、偏心輪、位移傳感器、速度傳感器、加速度傳感器、角度傳感器和力矩傳感器。磁流變阻尼器的一端與拉壓カ傳感器的一端相連，所述拉壓カ傳感器的另一端固定，所述磁流變阻尼器的另一端與滑動(dòng)軸的一端固定連接。所述電動(dòng)機(jī)及減速器的動(dòng)カ輸出軸帶動(dòng)偏心輪作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，偏心輪帶動(dòng)滑動(dòng)軸和磁流變阻尼器作往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述滑動(dòng)軸的另一端安裝有位移傳感器、速度傳感器和加速度傳感器；在所述電動(dòng)機(jī)及減速器的動(dòng)カ輸出軸上安裝角度傳感器和力矩傳感器；所述數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊通過(guò)控制線(xiàn)連接所述磁流變阻尼器和電動(dòng)機(jī)及減振器，用于所述磁流變阻尼器的通、斷電和增、減電流的控制，以及用于電動(dòng)機(jī)及減速器的啟動(dòng)和轉(zhuǎn)速的控制；各傳感器通過(guò)信號(hào)線(xiàn)連接所述數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊，數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊用于接收、處理各傳感器采集的數(shù)據(jù)；所述系統(tǒng)還包括變頻器，與數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊通過(guò)控制線(xiàn)連接，所述數(shù)據(jù)采集處理和控制模塊通過(guò)變頻器控制電動(dòng)機(jī)及減速器的轉(zhuǎn)速，所述變頻器與所述電動(dòng)機(jī)及減速器、安裝在電動(dòng)機(jī)及減速器的動(dòng)カ輸出軸上的カ矩傳感器一起構(gòu)成恒カ矩閉環(huán)調(diào)節(jié)系統(tǒng)。中國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)第101086179A也公開(kāi)了ー種自供電磁流變智能減振系統(tǒng)，該減振系統(tǒng)包括電磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器、齒條齒輪加速器和永磁式直流發(fā)電機(jī)，所述電磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器的活塞桿與所述齒條齒輪加速器的齒條固聯(lián)，而該齒條齒輪加速器的末級(jí)小齒輪安裝在所述永磁式直流發(fā)電機(jī)的軸上，所述永磁式直流發(fā)電機(jī)的輸出端同所述電磁調(diào)節(jié)式磁流變阻尼器的電磁線(xiàn)圈接線(xiàn)端連接。上述兩種磁流變智能減振系統(tǒng)雖然能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)磁流變阻尼器的控制，但是，控制器和磁流變阻尼器的連接方式是有線(xiàn)連接方式，布線(xiàn)麻煩，裝配不容易，遠(yuǎn)距離傳輸麻煩。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型解決的問(wèn)題是現(xiàn)有磁流變減振控制系統(tǒng)布線(xiàn)麻煩、裝配不便和無(wú)法遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯?wèn)題。為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供ー種自供電磁流變減振器，該減振器包括磁流變阻尼器和壓電裝置，該壓電裝置連接于被控對(duì)象和所述磁流變阻尼器，轉(zhuǎn)變所述被控對(duì)象的振動(dòng)能量為電能?？蛇x地，所述壓電裝置包括呈三角形的壓電陶瓷片。可選地，所述壓電陶瓷片包括第一邊、第二邊和第三邊，所述第二邊和第一邊相交于第一頂點(diǎn)，所述第三邊和第一邊相交于第二頂點(diǎn)，所述第三邊和第二邊相交于第三頂點(diǎn)，所述第一邊的長(zhǎng)度為W，所述第三頂點(diǎn)與所述第一邊中垂線(xiàn)的距離t的取值區(qū)間是[0，f ]。本實(shí)用新型還提供一種自供電磁流變減振控制系統(tǒng)，該控制系統(tǒng)包括自供電磁流變減振器、控制裝置、壓電加速度傳感器、壓カ傳感器和速度傳感器，所述自供電磁流變減振器包括磁流變阻尼器和壓電裝置，該壓電裝置連接于被控對(duì)象和所述磁流變阻尼器，轉(zhuǎn)變所述被控對(duì)象的振動(dòng)能量為電能，所述壓電加速度傳感器具有第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于磁流變阻尼器的活塞線(xiàn)圈，所述壓カ傳感器具有第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于磁流變阻尼器的活塞桿，所述速度傳感器具有第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于所述磁流變阻尼器的活塞桿，所述控制裝置包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和處理器，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收所述第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊和第三發(fā)送模塊的信號(hào)，所述處理器根據(jù)存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)策略處理所 述信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送所述控制信號(hào)至所述磁流變阻尼器?？蛇x地，所述壓電裝置包括呈三角形的壓電陶瓷片?？蛇x地，所述壓電陶瓷片包括第一邊、第二邊和第三邊，所述第二邊和第一邊相交于第一頂點(diǎn)，所述第三邊和第一邊相交于第二頂點(diǎn)，所述第三邊和第二邊相交于第三頂點(diǎn)，
所述第一邊的長(zhǎng)度為W，所述第三頂點(diǎn)與所述第一邊中垂線(xiàn)的距離t的取值區(qū)間是[0，f ]。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)由于本實(shí)用新型具有第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊、第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊和無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊，所以，控制裝置和磁流變減振器之間不需要布線(xiàn)，布線(xiàn)不麻煩，裝配容易，能夠遠(yuǎn)距離傳輸，也能夠?qū)崟r(shí)傳遞被控對(duì)象的狀態(tài)，控制精確。

圖I是本實(shí)用新型自供電磁流變減振控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是圖I所示的自供電磁流變減振控制系統(tǒng)的壓電裝置的側(cè)視圖；圖3是圖I所示的自供電磁流變減振控制系統(tǒng)的壓電裝置的俯視圖。
具體實(shí)施方式
為詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所達(dá)成目的及功效，下面將結(jié)合實(shí)施例并配合附圖予以詳細(xì)說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖I和圖2，本實(shí)用新型的磁流變減振控制系統(tǒng)包括自供電磁流變減振器
I、壓電加速度傳感器2、壓カ傳感器3、速度傳感器4和控制裝置5，用于控制被控對(duì)象6。所述自供電磁流變減振器I包括磁流變阻尼器11和壓電裝置12。所述磁流變阻尼器11可以采用現(xiàn)有技術(shù)中任何一種磁流變阻尼器。所述壓電裝置12連接于被控對(duì)象6和所述磁流變阻尼器11的活塞線(xiàn)圈，壓電裝置12具有獨(dú)特的機(jī)-電耦合特性，利用壓電陶瓷的壓電效應(yīng)將機(jī)械振動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能。請(qǐng)參閱圖2至圖4，所述壓電裝置12包括基板121和壓電陶瓷片122。所述基板121和壓電陶瓷片122均呈三角形。所述壓電陶瓷片122包括第一邊1221、第二邊1222和第三邊1223，所述第二邊1222和第一邊1221相交于第一頂點(diǎn)1224，所述第三邊1223和第ー邊1221相交于第二頂點(diǎn)1225，所述第三邊1223和第二邊1222相交于第三頂點(diǎn)1226，所述第一邊1221的長(zhǎng)度為W，所述第三頂點(diǎn)1226與所述第一邊1221的中垂線(xiàn)的距離t的取值區(qū)間是[0，f ]。顯然當(dāng)t = O時(shí)，所述壓電陶瓷片122為等腰三角形，當(dāng)〃I時(shí)，所述壓
電陶瓷片122為直角三角形。由于對(duì)稱(chēng)性原理，t的取值區(qū)間為[0，f ]，且t越小，壓電陶
瓷片122的対稱(chēng)性越好，但是，壓電陶瓷片122受カ變形時(shí)，輸出電壓先隨長(zhǎng)度的増加而增カロ，當(dāng)長(zhǎng)度增加到一定值時(shí)，輸出電壓隨長(zhǎng)度的增加而減小，隨第一邊1221的增加而增加；并且，輸出電壓隨三角形頂點(diǎn)到三角形中垂線(xiàn)的距離t的增大而増大，即在一定條件下，所述壓電陶瓷片122的対稱(chēng)性越好，其發(fā)電能力越差。在具體應(yīng)用中，所述壓電裝置12的壓電陶瓷片122粘貼在所述基板121上。所述基板121位于所述第一邊1221的一端粘貼在被控對(duì)象6上。所述第二邊1222隨著被控對(duì)象6的振動(dòng)而振動(dòng)。本實(shí)用新型的壓電陶瓷片122比矩形和梯形的壓電陶瓷片具有更低的頻率、更高的效率和更大的發(fā)電能力，可以提高有限體積下的輸出特性，比如，三角形的壓電陶瓷片122的最大輸出功率約為矩形壓電陶瓷片的3. 3倍。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，所述壓電加速度傳感器2用于檢測(cè)磁流變阻尼器11的加速度， 該壓電加速度傳感器2連接于磁流變阻尼器11的活塞線(xiàn)圈上，具有第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊7，該第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊7將壓電加速度傳感器2檢測(cè)的加速度信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向外發(fā)送。所述壓カ傳感器3連接于所述磁流變阻尼器11的活塞桿，用于檢測(cè)磁流變阻尼器11的磁流變液的壓力，該壓カ傳感器3具有第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊8，該第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊8將壓カ傳感器3檢測(cè)的壓カ信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)方式向外發(fā)送。所述速度傳感器4用于檢測(cè)磁流變阻尼器11的活塞運(yùn)動(dòng)的速度，連接于所述磁流變阻尼器11的活塞桿且具有第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊9，該第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊9將速度傳感器4檢測(cè)的被控對(duì)象6的速度信號(hào)向外發(fā)送。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖1，所述控制裝置5包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51和處理器52，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51接收所述第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊7的加速度信號(hào)、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊8的壓カ信號(hào)和第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊9的速度信號(hào)。所述處理器52根據(jù)存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)策略處理無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51接收的所述信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)。所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊52發(fā)送所述控制信號(hào)至所述磁流變阻尼器11。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖I至圖4，本實(shí)用新型的工作過(guò)程如下在被控對(duì)象6在振動(dòng)時(shí)，該振動(dòng)而使得所述磁流變阻尼器11做出相應(yīng)動(dòng)作，所述壓電加速度傳感器2、壓カ傳感器3和速度傳感器4分別檢測(cè)磁流變阻尼器11的加速度而產(chǎn)生加速度信號(hào)、磁流變液的壓カ而產(chǎn)生壓力信號(hào)和磁流變阻尼器11的活塞桿運(yùn)動(dòng)的速度而產(chǎn)生速度信號(hào)，將這些信號(hào)通過(guò)相應(yīng)的第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊7、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊8和第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊9發(fā)送至控制裝置5的無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51，無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51將這些信號(hào)傳遞給處理器52。所述處理器52根據(jù)預(yù)設(shè)策略處理這些信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)，該控制信號(hào)通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊51發(fā)送至磁流變阻尼器11而改變磁流變阻尼器11的電流，磁流變阻尼器11的電流改變而控制被控對(duì)象I的振動(dòng)，所述預(yù)設(shè)策略可以采用現(xiàn)有技術(shù)中處理加速度信號(hào)、速度信號(hào)和壓カ信號(hào)的策略。在這個(gè)過(guò)程中，所述被控對(duì)象6振動(dòng)時(shí)，該振動(dòng)使得壓電裝置12的壓電陶瓷片122振動(dòng)而轉(zhuǎn)變振動(dòng)能為電能而傳輸至磁流變阻尼器11的活塞線(xiàn)圏，從而，使得磁流變減振器能夠構(gòu)成為自供電磁流變減振器。在上述過(guò)程中，由于加速度信號(hào)、速度信號(hào)和壓カ信號(hào)可以通過(guò)相應(yīng)的第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊7、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊8和第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊9而發(fā)送至無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊52，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊52發(fā)送控制信號(hào)至磁流變阻尼器11，進(jìn)而，完成對(duì)被控對(duì)象6的控制，信號(hào)的傳遞是無(wú)線(xiàn)傳輸方式，所以，磁流變阻尼器11和控制裝置5之間不需要布線(xiàn)，裝配也容易，而且適合遠(yuǎn)距離傳輸，所述壓電加速度傳感器2、壓カ傳感器3和速度傳感器4能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)被控對(duì)象6施加給磁流變阻尼器11的振動(dòng)，而處理器52能夠?qū)崟r(shí)處理，所以，控制精確，這樣，本實(shí)用新型能夠滿(mǎn)足復(fù)雜動(dòng)力學(xué)環(huán)境和精密機(jī)電裝備與土木工程結(jié)構(gòu)對(duì)隔振系統(tǒng)減振抗沖性能要求，可廣泛應(yīng)用于工程振動(dòng) 的半主動(dòng)控制。
權(quán)利要求1.自供電磁流變減振器，連接于被控對(duì)象，包括磁流變阻尼器，其特征在于還包括壓電裝置，該壓電裝置連接于被控對(duì)象和所述磁流變阻尼器的活塞線(xiàn)圈，轉(zhuǎn)變所述被控對(duì)象的振動(dòng)能量為電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自供電磁流變減振器，其特征在于所述壓電裝置包括呈三角形的壓電陶瓷片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的自供電磁流變減振器，其特征在于所述壓電陶瓷片包括第一邊、第二邊和第三邊，所述第二邊和第一邊相交于第一頂點(diǎn)，所述第三邊和第一邊相交于第二頂點(diǎn)，所述第三邊和第二邊相交于第三頂點(diǎn)，所述第一邊的長(zhǎng)度為W，所述第三頂點(diǎn)與所述第一邊中垂線(xiàn)的距離t的取值區(qū)間是[0，f ]。
4.自供電磁流變減振控制系統(tǒng)，其特征在于包括權(quán)利要求I至3中任何一項(xiàng)所述的自供電磁流變減振器、控制裝置、壓電加速度傳感器、壓力傳感器和速度傳感器，所述壓電加速度傳感器具有第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于磁流變阻尼器的活塞線(xiàn)圈，所述壓力傳感器具有第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于磁流變阻尼器的活塞桿，所述速度傳感器具有第三無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊且連接于所述磁流變阻尼器的活塞桿，所述控制裝置包括無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊和處理器，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊接收所述第一無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊、第二無(wú)線(xiàn)發(fā)送模塊和第三發(fā)送模塊的信號(hào)，所述處理器根據(jù)存儲(chǔ)的預(yù)設(shè)策略處理所述信號(hào)而產(chǎn)生控制信號(hào)，所述無(wú)線(xiàn)收發(fā)模塊發(fā)送所述控制信號(hào)至所述磁流變阻尼器。
專(zhuān)利摘要一種自供電磁流變減振器和自供電磁流變減振控制系統(tǒng)，其中，所述自供電磁流變減振器包括磁流變阻尼器和壓電裝置，所述磁流變阻尼器連接于被控對(duì)象，所述壓電裝置連接于被控對(duì)象和所述磁流變阻尼器的活塞線(xiàn)圈，轉(zhuǎn)變所述被控對(duì)象的振動(dòng)能量為電能。本實(shí)用新型的磁流變減振器能夠自供電，本實(shí)用新型的磁流變減振控制系統(tǒng)能夠用無(wú)線(xiàn)方式收發(fā)信號(hào)而控制被控對(duì)象，不用布線(xiàn)，也適用于遠(yuǎn)距離傳輸和實(shí)時(shí)控制。
文檔編號(hào)F16F9/53GK202402552SQ20112055139
公開(kāi)日2012年8月29日 申請(qǐng)日期2011年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月12日
發(fā)明者胡紅生, 錢(qián)蘇翔, 陳煒棟 申請(qǐng)人:嘉興學(xué)院