【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耦合柔性梁的振动控制领域，具体地说，尤其涉及一种多柔性体耦合减震结构振动测控装置及方法。
技术介绍
1、地震发生时，楼体振动会使得楼房解体、坍塌，造成多种不可挽回的损失和伤害。在现代楼房的设计中，通常会注重防震、抗震性，以保障地震发生时人民的生命财产安全。一般楼房的结构设计会注重合理布局，在立面突然发生变化时能够分散能量至各个部位，从而达成良好的抗震性能。地震有震级和烈级，震级能够衡量一次地震所释放出来的能量大小的指标，烈级表示地震对房屋、设置还有地形地貌的破坏程度。一般来说，震级为4级以上的地震就会造成地面上房屋的破坏，在烈度为4度开始，房屋摇晃明显，严重者会出现损坏。所以设计一种新型减震平台并对其进行振动测控具有必要性。
2、近年来，对房屋减震的设计成为我国研究的重点及热点课题。对于减震平台这种大型结构，一般采用刚性的框架来模拟，并且忽略铰链的刚度影响。其振动传输主要采用多种柔性梁，振动测量采用压电传感器以及加速度传感器，其精度高、相应速度快、安装方便，能够在振动发生时更快、更精准的传输振动信号。柔性梁的振动控制采用压电驱动器和电磁能量转换器。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于克服现有技术在减震结构的设计和振动测控领域上的缺点与不足，提供一种多柔性体耦合减震结构振动测控装置及方法，利用线圈中电流产生的磁场与磁铁产生的阻尼对多层减震结构进行振动主动控制。
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种多柔性
4、多柔性体减震结构包括上层柔性梁耦合本体、中层本体和下层柔性梁耦合本体，顶部支撑板与上层柔性梁耦合本体连接，底部支撑板与下层柔性梁耦合本体连接，中层本体分别与上层柔性梁耦合本体及下层柔性梁耦合本体连接；
5、上层柔性梁耦合本体和下层柔性梁耦合本体包括第一柔性梁、顶点支架、直角支架、中心支架、第二柔性梁和方形支架，顶点支架和方形支架通过直角支架和竖直放置的第一柔性梁连接，中心支架和方形支架通过直角支架和水平放置的第二柔性梁连接，第一柔性梁、顶点支架、中心支架、第二柔性梁、方形支架分别与直角支架连接，顶点支架通过连接杆分别与顶部支撑板或底部支撑板连接，中心支架通过耦合弹簧分别与顶部支撑板或底部支撑板连接；
6、中层本体包括顶点支架、直角支架、中心支架、刚性梁和固定弹簧，顶点支架之间通过直角支架和刚性梁连接，顶点支架与直角支架连接，直角支架与刚性梁连接，中心支架与顶点支架通过固定弹簧连接，顶点支架通过连接杆分别与上层柔性梁耦合本体和下层柔性梁耦合本体的顶点支架连接，中心支架通过耦合弹簧分别与上层柔性梁耦合本体和下层柔性梁耦合本体的中心支架连接；
7、振动检测部分包括加速度传感器和压电传感器，加速度传感器安装于每层的中心支架上，压电传感器设置于第一柔性梁上；
8、振动激励部分包括激振器、支撑导杆、直线轴承和支撑弹簧，支撑导杆一端固定于实验台，支撑导杆另一端穿过直线轴承固定于底部支撑板，支撑弹簧设于支撑导杆和直线轴承之间，激振器固定于实验台且位于底部支撑板下方，激振器通过顶杆与底部支撑板连接；
9、电磁能量转换部分包括刚性支撑梁、线圈和伸长导杆，线圈缠绕在线圈支撑上，刚性支撑梁一端固定于实验台，刚性支撑梁另一端与线圈支撑连接，线圈与中心支架同轴，伸长导杆底端与中层的中心支架连接，伸长导杆穿过上层的中心支架和顶部支撑板，伸长导杆顶端进入线圈支撑与磁铁连接；
10、驱动控制部分包括压电驱动器、电磁能量转换电路、电荷放大器、压电放大电路、端子板、运动控制卡和计算机，压电驱动器设置于第一柔性梁上，电磁能量转换电路两端联接线圈，电荷放大器分别与加速度传感器和压电传感器连接，压电放大电路与压电驱动器连接，电磁能量转换电路、电荷放大器、压电放大电路和运动控制卡分别与端子板连接，计算机与运动控制卡连接。
11、优选地，上层的顶点支架通过三根连接杆与顶部支撑板连接，中层的顶点支架分别通过三根连接杆与上层和下层的顶点支架连接，下层的顶点支架通过三根连接杆与底部支撑板连接。
12、优选地，振动激励部分包括三根支撑导杆、三个直线轴承和三个支撑弹簧，三个直线轴承分别设置于底部支撑板的三个顶点处，三个支撑导杆分别穿过三个直线轴承。
13、优选地，刚性支撑梁由两个支撑梁垂直铰接而成，刚性支撑梁一端通过刚性支撑梁底座固定于实验台。
14、优选地，线圈支撑距离上层柔性梁耦合本体的中心支架85mm。
15、优选地，线圈采用直径为8mm的铜丝，线圈支撑采用经过绝缘处理的钢质材料。
16、优选地，压电传感器为压电陶瓷片，压电传感器设置于第一柔性梁宽度方向的中线上，距离靠近顶点支架宽度方向的边线100mm。
17、优选地，压电驱动器设置于第一柔性梁靠近顶点支架的固定端，每根第一柔性梁设有4片压电驱动器，双面对称安装，相同端面的2片压电驱动器并联连接且关于柔性梁宽度方向中线对称。
18、优选地，压电驱动器设置于距离第一柔性梁靠近顶点支架的固定端60mm位置处，姿态角为90°，且距离第一柔性梁长度方向的边线25mm。
19、一种多柔性体耦合减震结构振动测控方法，应用于上述任一项所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，包括以下步骤：
20、s1：利用计算机控制激振器进行振动激励，以执行预设的期望轨迹，激励多柔性体减震结构产生相应的振动信号；
21、s2：利用压电传感器检测第一柔性梁的振动，获得第一柔性梁的振动信号，利用加速度传感器检测中心支架以及第二柔性梁的振动，获得中心支架和第二柔性梁的振动信号；
22、s3：将第一柔性梁、中心支架和第二柔性梁的振动信号分别经由电荷放大器处理后，通过端子板传输至运动控制卡，通过运动控制卡将模拟信号转换成数字信号后，传输至计算机；
23、s4：振动信号经计算机处理后得到相应的振动反馈信号，经运动控制卡和端子板输出至压电放大电路和电磁能量转换电路，通过压电驱动器与电磁能量转换部分抑制柔性梁的振动。
24、与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和有益效果：
25、1.本专利技术研究多柔性体减震结构的振动测控方法，在多柔性体减震结构中既有水平放置也有竖直放置的柔性梁，相比于其他研究装置，能够更好同时研究水平放置与竖直放置的柔性梁减震结构的振动控制。
26、2.本专利技术采用电磁能量转换部分控制与中层中心支架相连接的水平放置柔性梁的振动位移，相比于其他控制器，能量转换率高、灵敏度高，电磁能量转换部分通过电流在线圈中产生的磁场，对振动中的柔性梁相耦合的磁铁产生的磁场相互作用，从而实现振动抑制。
27、3.本专利技术通过合理的机械设计，将弹簧与每一层相连接，并通过电流产生磁性阻尼，研究具有弹簧耦合、本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，包括：多柔性体减震结构、振动检测部分、电磁能量转换部分、振动激励部分和驱动控制部分；
2.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，上层的顶点支架通过三根连接杆与顶部支撑板连接，中层的顶点支架分别通过三根连接杆与上层和下层的顶点支架连接，下层的顶点支架通过三根连接杆与底部支撑板连接。
3.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，振动激励部分包括三根支撑导杆、三个直线轴承和三个支撑弹簧，三个直线轴承分别设置于底部支撑板的三个顶点处，三个支撑导杆分别穿过三个直线轴承。
4.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，刚性支撑梁由两个支撑梁垂直铰接而成，刚性支撑梁一端通过刚性支撑梁底座固定于实验台。
5.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，线圈支撑距离上层柔性梁耦合本体的中心支架85mm。
6.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，线圈采用直径为
7.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，压电传感器为压电陶瓷片，压电传感器设置于第一柔性梁宽度方向的中线上，距离靠近顶点支架宽度方向的边线100mm。
8.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，压电驱动器设置于第一柔性梁靠近顶点支架的固定端，每根第一柔性梁设有4片压电驱动器，双面对称安装，相同端面的2片压电驱动器并联连接且关于柔性梁宽度方向中线对称。
9.根据权利要求8所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，压电驱动器设置于距离第一柔性梁靠近顶点支架的固定端60mm位置处，姿态角为90°，且距离第一柔性梁长度方向的边线25mm。
10.一种多柔性体耦合减震结构振动测控方法，应用于权利要求1至9任一项所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，包括以下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，包括：多柔性体减震结构、振动检测部分、电磁能量转换部分、振动激励部分和驱动控制部分；
2.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，上层的顶点支架通过三根连接杆与顶部支撑板连接，中层的顶点支架分别通过三根连接杆与上层和下层的顶点支架连接，下层的顶点支架通过三根连接杆与底部支撑板连接。
3.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，振动激励部分包括三根支撑导杆、三个直线轴承和三个支撑弹簧，三个直线轴承分别设置于底部支撑板的三个顶点处，三个支撑导杆分别穿过三个直线轴承。
4.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，刚性支撑梁由两个支撑梁垂直铰接而成，刚性支撑梁一端通过刚性支撑梁底座固定于实验台。
5.根据权利要求1所述的多柔性体耦合减震结构振动测控装置，其特征在于，线圈支撑距离上层柔性梁耦合本体的中心支架85mm。
6.根据...
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