專利名稱：基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制系統(tǒng)，尤其是基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
壓電材料的高頻響應(yīng)特性與機(jī)電耦合特性使其在結(jié)構(gòu)的智能化和振動(dòng)控制中得到了廣泛地應(yīng)用。目前，基于壓電材料的結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方法主要可分為三種主動(dòng)控制、被動(dòng)控制和半主動(dòng)控制。壓電半主動(dòng)控制方法是基于壓電主動(dòng)和被動(dòng)控制技術(shù)發(fā)展起來(lái)的一種新的振動(dòng)控制方法，目前正得到廣泛地研究。具有代表性的是一種基于非線性同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)的半主動(dòng)振動(dòng)控制方法，這種方法被稱為SSD技術(shù)(SSD Synchronized SwitchDamping),在電路中串聯(lián)電感和開(kāi)關(guān)等一些簡(jiǎn)單的電子元件使得壓電元件上的電能被快速消耗或?qū)崿F(xiàn)電壓翻轉(zhuǎn)，從而達(dá)到減振的目的。與被動(dòng)、主動(dòng)控制方法相比，這種方法的控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，僅僅開(kāi)關(guān)工作需要外界能量，因此控制所要的外界能量很小，不需要精確的結(jié)構(gòu)
振動(dòng)模型，且控制效果比較穩(wěn)定，適合于寬頻帶振動(dòng)控制，這些使得該方法在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制方面具有廣闊的研究前景。目前，基于非線性同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)的半主動(dòng)振動(dòng)控制方法主要分為四種，短路同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)(SSDS技術(shù))、電感同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)(SSDI技術(shù))、電壓同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)(SSDV技術(shù))和負(fù)電容同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)(SSDNC技術(shù))。在以往的研究中，對(duì)于非線性同步開(kāi)關(guān)阻尼技術(shù)的半主動(dòng)振動(dòng)控制方法，壓電元件兩端的電壓翻轉(zhuǎn)都是對(duì)稱的，而對(duì)于需要電壓非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)的壓電元件，例如壓電纖維復(fù)合材料MFC (MFC Macro Fiber Composite)等,該方法則有其局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)上述背景技術(shù)的不足，提供了基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半王動(dòng)控制系統(tǒng)。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的采用如下技術(shù)方案
基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)，包括壓電驅(qū)動(dòng)單元、非對(duì)稱控制電路、壓電傳感單元、系統(tǒng)電路；其中，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第一壓電元件，所述非對(duì)稱控制電路包括第一二極管、電容、第一功率開(kāi)關(guān)管，所述壓電傳感單元包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第二壓電元件，所述系統(tǒng)電路包括極值檢測(cè)單元、電感、開(kāi)關(guān)單元、信號(hào)處理單元；
所述非對(duì)稱控制電路中第一二極管的一極與第一壓電元件連接，另一極與電容的一端連接；所述電容的另一端與第一壓電元件連接，所述第一功率開(kāi)關(guān)管并連在第一二極管兩端，所述電感的一端與第一壓電元件的輸出端連接，另一端與開(kāi)關(guān)單元的一端連接，開(kāi)關(guān)單元的另一端與第一壓電元件的輸入端連接；所述極值檢測(cè)單元的輸入端與第二壓電元件連接，輸出端與開(kāi)關(guān)單元連接；所述信號(hào)處理單元輸入端接極值檢測(cè)單元的輸出信號(hào)、第一壓電元件產(chǎn)生的電壓信號(hào)，輸出端與第一功率開(kāi)關(guān)管的控制極連接。
所述基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)單元包括第二二極管、第三二極管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功率開(kāi)關(guān)管；其中
所述第二二極管的陽(yáng)極與第三二極管的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管的一端連接；所述第二功率開(kāi)關(guān)管的另一端與第三功率開(kāi)關(guān)管的一端連接，所述第三功率開(kāi)關(guān)管的另一端與第三二極管的陽(yáng)極連接。所述基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)中，開(kāi)關(guān)單元包括第二二極管、第三二極管、第二功率開(kāi)關(guān)管、第三功率開(kāi)關(guān)管、第一電壓源、第二電壓源；其中
所述第二二極管的陽(yáng)極與第三二極管的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管的一端連接；所述第二功率開(kāi)關(guān)管的另一端與第一電壓源負(fù)極連接；所述第一電壓源的正極與第二電壓源負(fù)極連接；所述第二電壓源正極與第三功率開(kāi)關(guān)管的一端連接，所述第三功率開(kāi)關(guān)管的另一端與第三二極管的陽(yáng)極連接。本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，具有以下有益效果本發(fā)明利用在壓電元件兩端并聯(lián)
非對(duì)稱控制電路，實(shí)現(xiàn)壓電元件兩端電壓的非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)大了半主動(dòng)振動(dòng)控制中壓電元件可選擇的范圍，從而能夠?qū)Y(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行更有效地控制，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中具有廣泛地應(yīng)用前景。


圖I為基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)的示意圖。圖2為具體實(shí)施例一的電路圖。圖3為實(shí)施例一被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移、電壓與速度曲線圖。圖4為具體實(shí)施例二的電路圖。圖5為實(shí)施例二被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移、電壓與速度曲線圖。
圖中標(biāo)號(hào)說(shuō)明M1、M2為第一、第二壓電元件，Kl為開(kāi)關(guān)單元，L為電感，C為電容，D1-D3為第一至第三二極管，S1-S3為第一至第三功率開(kāi)關(guān)管，UU U2為第一、第二直流電壓源，I為壓電驅(qū)動(dòng)單元，2為非對(duì)稱控制電路，3為壓電傳感單元。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明
如圖I所示的基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)，包括壓電驅(qū)動(dòng)單元
I、非對(duì)稱控制電路2、壓電傳感單元3、系統(tǒng)電路。壓電驅(qū)動(dòng)單元I包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第一壓電兀件Ml,非對(duì)稱控制電路2包括第一二極管D1、電容C、第一功率開(kāi)關(guān)管SI，壓電傳感單元3包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第二壓電元件M2，系統(tǒng)電路包括極值檢測(cè)單元、電感L、開(kāi)關(guān)單元K1、信號(hào)處理單元。第一二極管D1、電容C組成的串聯(lián)支路并聯(lián)在第一壓電元件Ml的兩端，第一功率開(kāi)關(guān)管SI并連在第一二極管Dl兩端，電感L的一端與第一壓電元件Ml的輸出端連接，另一端與開(kāi)關(guān)單元Kl的一端連接，開(kāi)關(guān)單元Kl的另一端與第一壓電元件Ml的輸入端連接；極值檢測(cè)單元的輸入端與第二壓電元件M2連接，輸出端與開(kāi)關(guān)單元連接；信號(hào)處理單元的輸入端接極值檢測(cè)單元的輸出信號(hào)、第一壓電元件(Ml)產(chǎn)生的電壓信號(hào)，輸出端與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的控制極連接。極值檢測(cè)單元為振動(dòng)位移檢測(cè)裝置以及計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)，信號(hào)處理單元為開(kāi)關(guān)觸發(fā)電路。振動(dòng)位移檢測(cè)裝置將結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移轉(zhuǎn)換為傳感信號(hào)，計(jì)算機(jī)測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)傳感信號(hào)的極值點(diǎn)，方開(kāi)關(guān)觸發(fā)電路方波信號(hào)以產(chǎn)生功率開(kāi)關(guān)管的門極控制信號(hào)。當(dāng)結(jié)構(gòu)發(fā)生振動(dòng)時(shí)，預(yù)先布置在結(jié)構(gòu)上的第一壓電元件Ml和第二壓電元件M2上將產(chǎn)生由于結(jié)構(gòu)振動(dòng)感應(yīng)的電壓信號(hào)，并且由于兩個(gè)壓電片布置在相同的位置，因此能夠感應(yīng)相同的振動(dòng)電壓信號(hào)。第一壓電元件Ml作為振動(dòng)控制的驅(qū)動(dòng)器，第二壓電元件M2作為振動(dòng)控制電路中的傳感器。當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移達(dá)到極值時(shí)，結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移極值檢測(cè)裝置將向開(kāi)關(guān)輸出控制信號(hào)，回路中的開(kāi)關(guān)迅速閉合，由于第一壓電元件Ml —般可以等效為一個(gè)電容器，那么開(kāi)關(guān)閉合的同時(shí)壓電元件與回路中的電感L將發(fā)生LC高頻共振，當(dāng)共振振蕩半個(gè)周期時(shí)迅速斷開(kāi)開(kāi)關(guān)，此時(shí)第一壓電元件Ml上的電壓與開(kāi)關(guān)閉合前反向，加入非對(duì)稱控制電路之后，由于第一二極管的作用，被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的能量只能單向地對(duì)電容充電，保持第一開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，僅在第一壓電元件Ml兩端電壓由負(fù)的極值變?yōu)镺或第 一壓電元件Ml兩端電壓由正的極值變?yōu)镺 (第一二極管反向接入電路時(shí))的時(shí)間里，閉合第一功率開(kāi)關(guān)管SI，可以實(shí)現(xiàn)第一壓電元件Ml兩端電壓的非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)。當(dāng)開(kāi)關(guān)單元Kl開(kāi)關(guān)斷開(kāi)之后，第一壓電元件Ml上產(chǎn)生的電壓與結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移同相位，當(dāng)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的位移再次達(dá)到極值時(shí)，再合上開(kāi)關(guān)，高頻振蕩半個(gè)周期后斷開(kāi)開(kāi)關(guān)。周而復(fù)始的控制第一功率開(kāi)關(guān)管SI和開(kāi)關(guān)單元Kl的運(yùn)動(dòng)，使得第一壓電元件Ml上產(chǎn)生的電壓始終與結(jié)構(gòu)振動(dòng)的速度方向反向，從而達(dá)到振動(dòng)控制的目的。鑒于SSDS方法、SSDNC技術(shù)不涉及電壓的翻轉(zhuǎn)，本發(fā)明僅對(duì)SSDI、SSDV的電壓翻轉(zhuǎn)做舉例說(shuō)明。具體實(shí)施例一
如圖2所示,基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)包括壓電驅(qū)動(dòng)單元I、非對(duì)稱控制電路2、壓電傳感單元3、系統(tǒng)電路。壓電驅(qū)動(dòng)單元I包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第一壓電兀件Ml,非對(duì)稱控制電路2包括第一二極管D1、電容C、第一功率開(kāi)關(guān)管SI，壓電傳感單元3包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第二壓電元件M2，系統(tǒng)電路包括極值檢測(cè)單元、電感L、開(kāi)關(guān)單元K1、信號(hào)處理單元。第一二極管Dl的陰極與第一壓電元件Ml連接，陽(yáng)極與電容C 一端連接，電容C的另一端與第一壓電元件Ml連接，第一功率開(kāi)關(guān)管SI并連在第一二極管Dl兩端，電感L的一端與第一壓電兀件Ml的輸出端連接,另一端與開(kāi)關(guān)單兀Kl的一端連接,開(kāi)關(guān)單兀Kl的另一端與第一壓電兀件Ml的輸入端連接；極值檢測(cè)單元的輸入端與第二壓電元件M2連接，輸出端與開(kāi)關(guān)單元連接；信號(hào)處理單元的輸入端與極值檢測(cè)單元的輸出端連接，輸出端與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的控制極連接。此外，第一二極管Dl與電容C還可以這樣連接第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一壓電元件Ml連接，陰極與電容C一端連接。開(kāi)關(guān)單元Kl包括第二二極管D2、第三二極管D3、第二功率開(kāi)關(guān)管S2、第三功率開(kāi)關(guān)管S3。其中第二二極管D2的陽(yáng)極與第三二極管D3的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的一端連接；第二功率開(kāi)關(guān)管S2的另一端與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的一端連接，第三功率開(kāi)關(guān)管S3的另一端與第三二極管D3的陽(yáng)極連接。第二二極管D2的陽(yáng)極與第三二極管D3陰極的連接點(diǎn)即為開(kāi)關(guān)單兀Kl與電感L連接的端子,第二功率開(kāi)關(guān)管S2與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的連接點(diǎn)即為開(kāi)關(guān)單元Kl與第一壓電元件Ml連接的端子。具體實(shí)例一可實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱SSDI技術(shù),并且電壓翻轉(zhuǎn)值正向絕對(duì)值較大,負(fù)向絕對(duì)值較小，具體實(shí)施例一被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移、電壓和速度曲線圖如圖3所示。具體實(shí)施例一的控制過(guò)程當(dāng)懸臂梁的位移由負(fù)的極大值變?yōu)檎臉O大值過(guò)程中，第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管SI、S2、S3均斷開(kāi)，第一壓電元件Ml處于正向充電狀態(tài)，第一二極管Dl處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C未處于充電狀態(tài)，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸達(dá)到正的極值，電容C兩端電壓不變；當(dāng)位移達(dá)到正的極大值時(shí)，第二功率開(kāi)關(guān)管S2閉合，第一、第三功率開(kāi)關(guān)管SI、S3斷開(kāi)，第一二極管Dl和第二二極管D2導(dǎo)通，第一壓電元件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸變?yōu)樨?fù)值并達(dá)到絕對(duì)值最大，電容C處于正向充電狀態(tài)，兩端電壓逐漸達(dá)到極大值；LC振蕩半個(gè)周期后，第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管S1、S2、S3均斷開(kāi),第一壓電兀件Ml處于反向充電狀態(tài),第一二極管Dl導(dǎo)通，電容C處于正向充電狀態(tài)，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸達(dá)到反向極大值，電容C兩端電壓逐漸達(dá)到正向最大值；當(dāng)位移達(dá)到負(fù)的極大值時(shí)，第一、第三功率開(kāi)關(guān)管SI、S3閉合，第二功率
開(kāi)關(guān)管S2斷開(kāi)，第三二極管D3導(dǎo)通，第一壓電元件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，同時(shí)第一壓電兀件Ml對(duì)電容C進(jìn)行反向充電，電容C上電荷逐漸被中和，電壓趨于穩(wěn)定值,第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸變?yōu)镺 ;當(dāng)壓電元件兩端電壓變?yōu)镺時(shí)，第三功率開(kāi)關(guān)管S3閉合，第一、第二功率開(kāi)關(guān)管SI, S2均斷開(kāi),第三二極管D3導(dǎo)通,第一壓電兀件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，壓電元件兩端電壓逐漸變大，達(dá)到最大值時(shí)斷開(kāi)第三功率開(kāi)關(guān)管S3，電容C兩端電壓維持不變。具體實(shí)施例二
如圖4所示,基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)包括壓電驅(qū)動(dòng)單元I、非對(duì)稱控制電路2、壓電傳感單元3、系統(tǒng)電路。壓電驅(qū)動(dòng)單元I包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第一壓電兀件Ml,非對(duì)稱控制電路2包括第一二極管Dl、電容C、第一功率開(kāi)關(guān)管SI，壓電傳感單元3包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第二壓電元件M2，系統(tǒng)電路包括極值檢測(cè)單元、電感L、開(kāi)關(guān)單元K1、信號(hào)處理單元。第一二極管Dl的陽(yáng)極與第一壓電元件Ml連接，陰極與電容C 一端連接，電容C的另一端與第一壓電元件Ml連接，第一功率開(kāi)關(guān)管SI并連在第一二極管Dl兩端，電感L的一端與第一壓電兀件Ml的輸出端連接,另一端與開(kāi)關(guān)單兀Kl的一端連接,開(kāi)關(guān)單兀Kl的另一端與第一壓電兀件Ml的輸入端連接；極值檢測(cè)單元的輸入端與第二壓電元件M2連接，輸出端與開(kāi)關(guān)單元連接；信號(hào)處理單元的輸入端與極值檢測(cè)單元的輸出端連接，輸出端與第一功率開(kāi)關(guān)管SI的控制極連接。此外，第一二極管Dl與電容C還可以這樣連接第一二極管Dl的陰極與第一壓電元件Ml連接，陽(yáng)極與電容C一端連接。開(kāi)關(guān)單元Kl包括第二二極管D2、第三二極管D3、第二功率開(kāi)關(guān)管S2、第三功率開(kāi)關(guān)管S3、第一電壓源U1、第二電壓源U2。第二二極管D2的陽(yáng)極與第三二極管D3的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管S2的一端連接；第二功率開(kāi)關(guān)管S2的另一端與第一電壓源Ul負(fù)極連接；第一電壓源Ul的正極與第二電壓源U2負(fù)極連接；第二電壓源U2正極與第三功率開(kāi)關(guān)管S3的一端連接，第三功率開(kāi)關(guān)管S3的另一端與第三二極管D3的陽(yáng)極連接。第二二極管D2的陽(yáng)極與第三二極管D3陰極的連接點(diǎn)即為開(kāi)關(guān)單元Kl與電感L連接的端子，第一電壓源Ul正極與第二電壓源U2負(fù)極的連接點(diǎn)即為開(kāi)關(guān)單元Kl與第一壓電元件Ml連接的端子。具體實(shí)例二可實(shí)現(xiàn)非對(duì)稱SSDV技術(shù)，并且電壓翻轉(zhuǎn)值負(fù)向絕對(duì)值較大，正向絕對(duì)值較小，具體實(shí)施例一被控結(jié)構(gòu)振動(dòng)位移、電壓和速度曲線圖如圖5所示。具體實(shí)施例二的控制過(guò)程當(dāng)懸臂梁的位移由正的極大值變?yōu)樨?fù)的極大值過(guò)程中，第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管SI、S2、S3均斷開(kāi)，第一壓電元件Ml處于反向充電狀態(tài)，第一二極管Dl處于截止?fàn)顟B(tài)，電容C未處于充電狀態(tài)，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸達(dá)到負(fù)的極值，電容C兩端電壓不變；當(dāng)位移達(dá)到負(fù)的極大值時(shí)，第三功率開(kāi)關(guān)管S3閉合，第一、第二功率開(kāi)關(guān)管SI、S2斷開(kāi)，第一二極管Dl和第三二極管D3導(dǎo)通，第一壓電元件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸變?yōu)檎挡⑦_(dá)到絕對(duì)值最大，電容C處于反向充電狀態(tài)，兩端電壓逐漸達(dá)到極大值；LC振蕩半個(gè)周期后，第一、第二、第三功率開(kāi)關(guān)管S1、S2、S3均斷開(kāi),第一壓電兀件Ml處于正向充電狀態(tài),第一二極管Dl導(dǎo)通，電容C處于反向充電狀態(tài)，第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸達(dá)到正向極大值，電容C兩端電壓逐漸達(dá)到反向最大值；當(dāng)位移達(dá)到正的極大值時(shí)，第一、第二功率開(kāi)關(guān)管SI 、S2閉合，第三功率開(kāi)關(guān)管S3斷開(kāi)，第二二極管D2導(dǎo)通，第一壓電元件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，同時(shí)第一壓電兀件Ml對(duì)電容C進(jìn)行正向充電，電容C上電荷逐漸被中和，電壓趨于穩(wěn)定值,第一壓電元件Ml兩端電壓逐漸變?yōu)镺 ;當(dāng)壓電元件兩端電壓變?yōu)镺時(shí)，第二功率開(kāi)關(guān)管S2閉合，第一、第三功率開(kāi)關(guān)管SI, S3均斷開(kāi),第二二極管D2導(dǎo)通,第一壓電兀件Ml與電感L構(gòu)成高頻諧振回路，壓電元件兩端電壓逐漸變大，達(dá)到最大值時(shí)斷開(kāi)第二功率開(kāi)關(guān)管開(kāi)關(guān)S2，電容C兩端電壓維持不變。綜上所述，本發(fā)明所述的基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)利用在壓電元件兩端并聯(lián)非對(duì)稱控制電路，實(shí)現(xiàn)壓電元件兩端電壓的非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)大了半主動(dòng)振動(dòng)控制中壓電元件可選擇的范圍，從而能夠?qū)Y(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行更有效地控制，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中具有廣泛地應(yīng)用前景。
權(quán)利要求
1.基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于包括壓電驅(qū)動(dòng)單元(I)、非對(duì)稱控制電路(2)、壓電傳感單元(3)、系統(tǒng)電路；其中，所述壓電驅(qū)動(dòng)單元(I)包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第一壓電元件(M1)，所述非對(duì)稱控制電路(2)包括第一二極管(D1)、電容(C)、第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)，所述壓電傳感單元(3)包括至少一個(gè)貼設(shè)在被控制結(jié)構(gòu)表面的第二壓電元件(M2)，所述系統(tǒng)電路包括極值檢測(cè)單元、電感(L)、開(kāi)關(guān)單元(Kl)、信號(hào)處理單元； 所述非對(duì)稱控制電路(2)中第一二極管(Dl)的一極與第一壓電元件* (Ml)連接，另一極與電容(C)的一端連接；所述電容(C)的另一端與第一壓電元件(Ml)連接，所述第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)并連在第一二極管(Dl)兩端，所述電感(L)的一端與第一壓電元件(Ml)的輸出端連接，另一端與開(kāi)關(guān)單元(Kl)的一端連接，開(kāi)關(guān)單元(Kl)的另一端與第一壓電元件(MD的輸入端連接；所述極值檢測(cè)單元的輸入端與第二壓電元件(M2)連接，輸出端與開(kāi)關(guān)單元連接；所述信號(hào)處理單元輸入端接極值檢測(cè)單元的輸出信號(hào)、第一壓電元件(Ml)產(chǎn)生的電壓信號(hào)，輸出端與第一功率開(kāi)關(guān)管(SI)的控制極連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)單元(Kl)包括第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(S3);其中 所述第二二極管(D2)的陽(yáng)極與第三二極管(D3)的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的一端連接；所述第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的另一端與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的一端連接，所述第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的另一端與第三二極管(D3)的陽(yáng)極連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)，其特征在于所述開(kāi)關(guān)單元(Kl)包括第二二極管(D2)、第三二極管(D3)、第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)、第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)、第一電壓源(U1)、第二電壓源(U2);其中 所述第二二極管(D2)的陽(yáng)極與第三二極管(D3)的陰極連接，陰極與第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的一端連接；所述第二功率開(kāi)關(guān)管(S2)的另一端與第一電壓源(Ul)負(fù)極連接；所述第一電壓源(Ul)的正極與第二電壓源(U2)負(fù)極連接；所述第二電壓源(U2)正極與第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的一端連接，所述第三功率開(kāi)關(guān)管(S3)的另一端與第三二極管(D3)的陽(yáng)極連接。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)。所述基于非對(duì)稱控制電路的結(jié)構(gòu)振動(dòng)半主動(dòng)控制系統(tǒng)包括壓電驅(qū)動(dòng)單元、非對(duì)稱控制電路、壓電傳感單元、系統(tǒng)電路，非對(duì)稱控制電路由串聯(lián)連接的二極管、電容，以及并聯(lián)在二極管兩端的開(kāi)關(guān)組成。本發(fā)明通過(guò)改變系統(tǒng)電路中開(kāi)關(guān)單元的組成，實(shí)現(xiàn)SSDI、SSDV技術(shù)中壓電元件兩端電壓的非對(duì)稱翻轉(zhuǎn)，擴(kuò)大了半主動(dòng)振動(dòng)控制中壓電元件可選擇的范圍，對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)進(jìn)行更有效地控制，在結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制中具有廣泛地應(yīng)用前景。
文檔編號(hào)G05D19/02GK102880198SQ20121031211
公開(kāi)日2013年1月16日 申請(qǐng)日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者季宏麗, 裘進(jìn)浩, 張錦, 袁明, 吳義鵬 申請(qǐng)人:南京航空航天大學(xué)