[发明专利]基于加速度检测的压电半主动振动控制的实验方法

说明书

本发明公开了一种基于加速度检测的压电半主动振动控制的实验方法，实验装置包括长方体形梁结构模型和控制单元，梁结构模型的上表面设置有第一激振器和第一加速度传感器，梁结构模型的下表面设置有第一压电片，梁结构模型的正面设置有第二激振器和第二加速度传感器，梁结构模型的背面设置有第二压电片，梁结构模型的一个侧面设置有第三激振器和第三加速度传感器，梁结构模型的另一个侧面设置有第三压电片；控制单元包括微控制器模块、信号调理电路模块、电压放大电路模块和电压同步开关阻尼电路模块。本发明实验装置结构简单，实现方便，能够丰富实验环节，同时能够为压电半主动振动控制的研究提供很好的平台，使用效果好，便于推广使用。

技术领域

本发明属于振动控制技术领域，具体涉及一种基于加速度检测的压电半主动振动控制的实验方法。

背景技术

振动现象在科学研究、工业生产和日常生活中广泛存在，并且随着现代工业与科学技术的快速发展，人们对军事国防、航空航天、精密加工、交通车船以及土木工程等各个领域追求的不断提高，振动现象在上述领域所产生的负面影响也越来越突出，其中主要体现在：对结构的功能特性产生严重影响和对结构本身造成疲劳损伤两个方面。城市轨道交通投入运营后所产生的噪声和振动或多或少会对城市居民、市内房屋、周边文物结构以及精密制造环境等造成影响，这也成为城市轨道交通的设计、修建过程中一项不可规避的问题；建筑结构在设计过程中，也需要考虑其自身的抗风振和抗地震能力。由此可见，无论是国防、科研的重要领域，还是生产、生活的日常领域都对解决具体的结构振动问题提出了更高、更迫切的要求。因此，研究结构振动控制的具体问题十分必要，解决结构振动控制的实际问题迫在眉睫。

振动控制从能量供给的角度去分类，可分为三类：被动控制，主动控制，半主动控制。被动抑制技术是发展最早的控制技术，系统最为简单同时稳定性最好，但是其控制效果有限；主动抑制技术是随着计算机技术的发展而发展起来，主动控制技术控制效果佳，但是系统复杂，耗能也很多，实现起来也不方便，半主动控制是在被动控制和主动控制基础上发展起来，它是基于主动控制和被动控制理论，形成了半主动控制方法，半主动控制并不是将能量直接施加到压电作动器，产生控制力，而是将能量用于半主动控制回路中，通过控制外围电路的各参数，去改变系统的特性，从而达到振动控制的效果，现有技术中，在实验过程中，大多搭建悬臂梁实验平台进行实验仿真，在实验过程中，由于控制力和控制信号不能实时跟随，实验效果有一定的延迟和偏差，并且所需时间较长，抑振效果一般。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于加速度检测的压电半主动振动控制实验装置，其结构简单，布局合理，实现方便，能够有效应用在实验室振动控制的教学环节中，丰富学生的实验环节，同时能够为压电半主动振动控制的研究提供很好的平台，使用效果好，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于加速度检测的压电半主动振动控制实验装置，包括梁结构模型和控制单元，所述梁结构模型的形状为长方体形，所述梁结构模型的上表面设置有第一激振器和位于第一激振器一侧的第一加速度传感器，所述梁结构模型的下表面设置有与第一激振器位置相对应的第一压电片，所述梁结构模型的正面设置有第二激振器和位于第二激振器一侧的第二加速度传感器，所述梁结构模型的背面设置有与第二激振器位置相对应的第二压电片，所述梁结构模型的一个侧面设置有第三激振器和位于第三激振器一侧的第三加速度传感器，所述梁结构模型的另一个侧面设置有与第三激振器位置相对应的第三压电片；所述控制单元包括微控制器模块和为所述控制单元中各用电模块供电的电源模块，所述微控制器模块的输入端接有信号调理电路模块，所述第一加速度传感器、第二加速度传感器和第三加速度传感器均与信号调理电路模块的输入端连接，所述微控制器模块的输出端接有电压放大电路模块，所述电压放大电路模块的输出端接有电压同步开关阻尼电路模块，所述第一压电片、第二压电片和第三压电片均与电压同步开关阻尼电路模块的输出端连接。