專利名稱：基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法
技術領域：
本發明涉及一種地鐵軌道隔振技術領域，特別是一種基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器優化方法。
背景技術：
浮置板軌道是目前效果最好的地鐵軌道振動隔離方式，常被用于科研院所、醫院等特殊地段的隔減振。目前，浮置板軌道系統采用的是橡膠、鋼彈簧等被動隔振器支撐方式，由于受固有頻率(10-15HZ左右)的限制，它對小于15Hz的低頻振動隔離往往無能為力，而這些低頻振動卻會對人體和精密儀器產生很大不良影響，目前設法抑制地鐵軌道的低頻振動已成為浮置板軌道隔振降噪領域的一大難題；同時，受隔振器材料特性限制，目前 在浮置板軌道隔振器設計中只能依靠理論估計或采用“被動”逐次匹配實驗方式，來獲取特定激振下被動隔振器的剛度、阻尼值，無法在較寬頻激振下實現軌道隔振器參數的在線自尋優及匹配，這增加了多隔振器組的設計成本和難度。近年來，磁流變功能材料的出現為實現地鐵軌道振動的半主動隔離提供了可能，其中磁流變彈性體在磁場作用下其彈性、能量耗散性等能夠產生很大的變化，磁流變脂在磁場作用下其粘度會發生變化。基于可調剛度阻尼的地鐵軌道隔振器參數優化方法，是軌道振動隔離領域今后發展的一個重要技術方向。

發明內容
本發明的目的就是提供一種基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，它可以計算得到隔振器的最優剛度和阻尼值，通過調節電流大小來調節隔振器的剛度和阻尼值，達到減振的效果。本發明的目的是通過這樣的技術方案實現的，它包括有四個作為短型浮置板軌道四個支承的半主動隔振器、一個設置在短型浮置板中心的加速度傳感器和四個分別設置在短型浮置板四角的位移傳感器，半主動隔振器包括有一個用于調節阻尼c的磁流變脂阻尼器和一個用于調節剛度k的磁流變彈性體，阻尼器和彈性體并聯在一起，具體參數優化方法如下
1)通過加度傳感器采集短型浮置板的中心垂向加速度，通過位移傳感器采集短型浮置板四個頂角的垂向振動位移；
2)根據短型浮置板的中心垂向加速度計算出軌道垂向激振力F(t)，根據短型浮置板四個頂角的垂向振動位移計算出縱橫搖位移；
3)在預設的短型浮置板振動中低頻率段內，找出最大垂向激振力，以降低短型浮置板軌道垂向振動力傳遞率為優化目標，運用粒子群算法計算匹配出各半主動隔振器的剛度和阻尼最優值；
4)根據步驟2)中計算出的短型浮置板的縱橫搖位移，建立可兼顧抑制縱橫搖的各半主動隔振器的剛度和阻尼的模糊推理規則，優化半主動隔振器的剛度和阻尼值，得到最優剛度和阻尼值；
5)根據半主動隔振器的輸入輸出特性，計算并調節半主動隔振器達到步驟4)中計算出的最優剛度和阻尼值所需的驅動電流值，并調節阻尼器和彈性體的驅動電流。進一步，步驟2)中計算軌道垂向激振力和縱橫搖位移的具體方法為根據短型浮置板軌道表面中心的垂向振動加速度，結合浮置板軌道質量，計算分析出該軌道受到的垂向激振力的幅值和頻率點；根據短型浮置板軌道四個頂角的垂向位移，結合浮置板尺寸和各隔振器的分布位置，計算出軌道縱搖和橫搖大小。進一步，步驟3)中最大垂向激振力的確定方法為選取垂向激振力的頻率在預設值以下的所有垂向激振力幅值，選取幅值最大的垂向激振力。進一步，步驟3)中運用粒子群算法計算匹配出各半主動隔振器的剛度和阻尼最優值的計算方法如下
3-1)設置粒子群初始參數
把各半主動隔振器的可調剛度、阻尼分別看作粒子位置，設粒子的位置為義=(^，矣2友3，^j4, Cjl, Cj2Cj3Cj4)，其中J代表第j個粒子，I、2、3、4為對應的隔振器泌代表剛度，c代表阻尼，粒子群體規模為η，設粒子飛行的最大速度&max為隔振器剛度和阻尼可變范圍的Cgya ；Zjjiax=[ {k~kh), {k~kh), {k~kh),, (ca_cb)，{c~ch), {c~ch), {c~ch)]
式中，七、總分別為隔振器剛度可變范圍的上限和下限，ca、cb分別為隔振器阻尼可變范圍的上限和下限；
適應度函數選擇為(i-rf)，且
權利要求
1.基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，其特征在于，包括有四個作為短型浮置板軌道四個支承的半主動隔振器、一個設置在短型浮置板中心的加速度傳感器和四個分別設置在短型浮置板四角的位移傳感器，半主動隔振器包括有一個用于調節阻尼C的磁流變脂阻尼器和一個用于調節剛度k的磁流變彈性體，阻尼器和彈性體并聯在一起，具體參數優化方法如下 1)通過加度傳感器采集短型浮置板的中心垂向加速度，通過位移傳感器采集短型浮置板四個頂角的垂向振動位移； 2)根據短型浮置板的中心垂向加速度計算出軌道垂向激振力F(t)，根據短型浮置板四個頂角的垂向振動位移計算出縱橫搖位移； 3)在預設的短型浮置板振動中低頻率段內，找出最大垂向激振力，以降低短型浮置板軌道垂向振動力傳遞率為優化目標，運用粒子群算法計算匹配出各半主動隔振器的剛度和阻尼最優值； 4)根據步驟2)中計算出的短型浮置板的縱橫搖位移，建立可兼顧抑制縱橫搖的各半主動隔振器的剛度和阻尼的模糊推理規則，優化半主動隔振器的剛度和阻尼值，得到最優剛度和阻尼值； 5)根據半主動隔振器的輸入輸出特性，計算并調節半主動隔振器達到步驟4)中計算出的最優剛度和阻尼值所需的驅動電流值，并調節阻尼器和彈性體的驅動電流。
2.如權利要求I所述的基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，其特征在于，步驟2)中計算軌道垂向激振力和縱橫搖位移的具體方法為根據短型浮置板軌道表面中心的垂向振動加速度，結合浮置板軌道質量，計算分析出該軌道受到的垂向激振力的幅值和頻率點；根據短型浮置板軌道四個頂角的垂向位移，結合浮置板尺寸和各隔振器的分布位置，計算出軌道縱搖和橫搖大小。
3.如權利要求2所述的基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，其特征在于，步驟3)中最大垂向激振力的確定方法為選取垂向激振力的頻率在預設值以下的所有垂向激振力幅值，選取幅值最大的垂向激振力。
4.如權利要求I所述的基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，其特征在于，步驟3)中運用粒子群算法計算匹配出各半主動隔振器的剛度和阻尼最優值的計算方法如下 ·3-1)設置粒子群初始參數 把各半主動隔振器的可調剛度、阻尼分別看作粒子位置，設粒子的位置為義=(^，矣2友3，^j4, Cjl, Cj2Cj3Cj4)，其中J代表第j個粒子，I、2、3、4為對應的隔振器泌代表剛度，c代表阻尼，粒子群體規模為η，設粒子飛行的最大速度^ max為隔振器剛度和阻尼可變范圍的；Zjjiax=[ {k~kh), {k~kh), {k~kh),, (ca_cb)，{c~ch), {c~ch), {c~ch)] 式中，七、總分別為隔振器剛度可變范圍的上限和下限，ca、cb分別為隔振器阻尼可變范圍的上限和下限； 適應度函數選擇為(i-rf)，且
5.如權利要求I所述的基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，其特征在于，步驟4)中建立可兼顧抑制縱橫搖的各半主動隔振器的剛度和阻尼的模糊推理規貝U，優化半主動隔振器的剛度和阻尼值的具體方法為 4-1)確定模糊推理優化算法的輸入、輸出 將浮置板軌道的四個位移信號按照公式
全文摘要
一種基于磁流變技術的短型浮置板軌道隔振器參數優化方法，采用半主動的磁流變并聯隔振器取代短型浮置板軌道被動的橡膠或鋼彈簧隔振器，結合粒子群算法和模糊推理智能優化計算優勢，以降低地鐵軌道垂向力傳遞率并兼顧抑制浮置板的縱橫搖振動位移為目標，在復雜的軌道激振條件下，在線自動匹配計算出短型浮置板軌道各隔振器的剛度阻尼參數最優值，實現短型浮置板軌道系統在較寬低頻范圍內的有效隔振。
文檔編號E01B19/00GK102943420SQ201210541808
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月14日 優先權日2012年12月14日
發明者李銳, 陳柯龍, 杜鵬飛, 鄭太雄, 張 雄 申請人:重慶郵電大學