一种管路系统中的环形主动减振装置及其控制系统

本发明属于航空航天，特别涉及一种管路系统中的环形主动减振装置及其控制系统。

背景技术：

1、在航空航天领域，管路结构使用场合很多。飞机上有各种各样的管路的振动会通过支撑结构传到基体，同时基体的振动也会通过支撑结构传输到管路。管路结构易受外界激扰影响而引起结构本身振动，并激发出一定噪声。管路振动对管路系统及其前后端机械设备的安全运行和使用寿命都有着很大的影响，甚至会导致整个结构破坏。

2、因此在航空航天领域，必须对管路结构的振动和由此引起的噪声进行有效控制，以保证飞行任务的顺利完成。但是目前主要采用的被动振动控制方法，控制器参数固定，振动控制的频率范围也固定，当振动参数改变时不再正常工作，适应性差。

3、随着人们对压电智能结构进行了较为深入、系统的研究，并将其广泛应用于航空航天领域，取得了一定成果，尤其是与振动主动控制技术相结合，在结构减振降噪方面表现了良好应用前景。

4、通过在管路系统表面加装环形主动减振装置，并在该环形支撑的内表面安装压电驱动器和加速度传感器，可以对复杂环境下的管路振动进行抑制。本发明针对在管路系统表面加装主动减振装置的方式，设计了一种用于管路系统减振的环形主动减振装置，从而达到管路振动抑制的目的。

技术实现思路

1、本发明的目的是：针对航空管路系统的振动控制，提出了一种管路系统中的环形主动减振装置及其控制系统。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

3、一种管路系统中的环形主动减振装置，

4、包括环形支撑结构1、压电驱动器2和加速度传感器3，其中：

5、所述环形支撑结构1包括两个对合为圆环的半环形卡箍101，

6、所述压电驱动器2为4个，对称的分布于环形支撑结构1环形的内壁上，通过4个压电驱动器2主动产生收缩运动，即产生振动，便能输出沿着管路系统4径向任意方向上的驱动力，从而达到对于振动的主动抑制的目的；

7、所述加速度传感器3为4个，每个压电驱动器2上设置有一个加速度传感器3，加速度传感器3用于测量振动信号。

8、进一步的，所述压电驱动器2的布置方向沿着环形支撑结构1的径向。

9、进一步的，所述环形主动减振装置加装于管路系统4的外表面。

10、进一步的，所述环形主动减振装置为若干组，沿着管路系统4轴向依次加装。

11、进一步的，两个半环形卡箍101相接的位置为0°和180°，4个压电驱动器2分别位于环形支撑结构1环形内壁上的45°，135°，225°及315°方向，即每隔90°设置一个压电驱动器2。

12、进一步的，位于45°方向的压电驱动器ii202、位于135°方向的压电驱动器iii203，位于225°方向的压电驱动器iv204，位于315°方向的压电驱动器i201；位于45°方向的加速度传感器ii302、位于135°方向的加速度传感器iii303，位于225°方向的加速度传感器iv304，位于315°方向的加速度传感器i301。

13、进一步的，所述半环形卡箍101的材料为不锈钢。

14、进一步的，两个对合为圆环的半环形卡箍101之间通过螺栓进行连接。

15、进一步的，所述加速度传感器3的固定方式采用磁基座固定。

16、一种管路系统中的环形主动减振装置的控制系统，包括微控制器、功率放大器、压电驱动器、被控管路和加速度传感器，其中：

17、激励电信号作为输入信号，传入微控制器中进行自适应控制算法的处理，得到相应的控制信号，控制信号经过功率放大器放大后输入到压电驱动器，产生用于主动控制的驱动力，并作用于管路系统上，加速度传感器测量被控后的振动信号，作为反馈信号进入微控制器，从而完成整个控制系统的闭环主动控制，即最终实现对管路系统的振动、噪声进行实时控制。

18、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

19、本发明是在原本的管路系统表面直接加装环形主动减振装置，无需改变管路结构，并且拆卸方便，安装简单。

20、本发明对于管路系统中主要的沿管路径向方向的振动有明显的振动抑制能力，并且对于各种复杂的振动情况都能很好适应。

21、本发明的振动主动控制系统中的控制模块采用的嵌入式的微控制器，性能优秀，可以实时响应管路中的振动变化，响应速度迅速快，可以有效地减少和消除不良影响，且更容易集成到所设计的主动控制现有系统中。

22、本发明采用压电智能材料和微控制器嵌入式结构，结构简单，体积空间小，附加质量的限制要求也可以得到满足，便于在航空管路系统的应用.

技术特征：

1.一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，

2.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，所述压电驱动器（2）的布置方向沿着环形支撑结构（1）的径向。

3.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，所述环形主动减振装置加装于管路系统（4）的外表面。

4.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，所述环形主动减振装置为若干组，沿着管路系统（4）轴向依次加装。

5.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，两个半环形卡箍（101）相接的位置为0°和180°，4个压电驱动器（2）分别位于环形支撑结构（1）环形内壁上的45°，135°，225°及315°方向，即每隔90°设置一个压电驱动器（2）。

6.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，位于45°方向的压电驱动器ii（202）、位于135°方向的压电驱动器iii（203），位于225°方向的压电驱动器iv（204），位于315°方向的压电驱动器i（201）；位于45°方向的加速度传感器ii（302）、位于135°方向的加速度传感器iii（303），位于225°方向的加速度传感器iv（304），位于315°方向的加速度传感器i（301）。

7.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，所述半环形卡箍（101）的材料为不锈钢。

8.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，两个对合为圆环的半环形卡箍（101）之间通过螺栓进行连接。

9.根据权利要求1所述的一种管路系统中的环形主动减振装置，其特征在于，所述加速度传感器（3）的固定方式采用磁基座固定。

10.根据权利要求1-9任一所述的环形主动减振装置的控制系统，其特征在于，包括微控制器、功率放大器、压电驱动器、被控管路和加速度传感器，其中：

技术总结本发明公开了一种管路系统中的环形主动减振装置及其控制系统，环形主动减振装置包括环形支撑结构、4个压电驱动器和4个加速度传感器。在环形支撑结构的内表面，分别在45°，135°，225°及315°方向固定压电驱动器，并且压电驱动器的布置方向沿着环形支撑结构的径向。通过这四个压电驱动器可以输出沿着管路系统径向任意方向上的驱动力，从而达到对于振动的主动抑制。在每个压电驱动器靠近管道系统表面的位置，还各固定了一个加速度传感器，用于测量振动信号。通过环形主动减振装置，可以有效抑制管路振动，减小或消除振动带来的不良影响。技术研发人员：曹文彬,陈仁文,丁名豪受保护的技术使用者：南京航空航天大学技术研发日：技术公布日：2024/10/10