(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 20221072573 0.2 (22)申请日 2022.06.23 (71)申请人 河海大学 地址 210000 江苏省南京市 鼓楼区西康路1 号 (72)发明人 王珏　叶会然　张莹　单柯　 张玉全　 (74)专利代理 机构 南京千语知识产权代理事务 所(普通合伙) 32394 专利代理师 尚于杰 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 简谐位移激励下含负刚度和惯容器混联的 升降平台减 振系统设计方法 (57)摘要 本发明公开了一种简谐位移激励下含负刚 度和惯容器混联的升降平台减振系统设计方法， 包括S1： 建立升降平台力学模型； S2： 建立含负刚 度惯容减振系统的升降平台模型的运动控制方 程， 推导振幅放大因子的解析表达式； S3： 以升降 平台位移振幅的H∞范数为优化目标， 优化含负刚 度惯容减振系统的参数。 采用惯 容元件代替传统 的动力吸振器的质量块， 避免了传统动力吸振器 中减振元件质量过大的缺陷， 不仅保证了良好的 动力稳定性， 而且降低了含减振系统的野外作业 平台的整体质量， 大大提高了可移动性。 设置负 刚度装置， 可以进一步提高惯 容减振系统对升降 平台的减振效果， 为施工作业中的升降平台提高 更好的稳定性。 权利要求书2页 说明书7页 附图4页 CN 115186404 A 2022.10.14 CN 115186404 A 1.简谐位移激励下含负刚度和惯容器混联的升降平台减振系统设计方法， 其特征在 于， 包括如下步骤： S1： 建立升降平台力学模型： 将升降平台简化为用m表示的集中质量块， 将两侧剪叉升 降结构等效为两个第一 弹簧， 同时添由惯容元件、 第二 弹簧、 阻尼元件和负刚度弹簧构成的 减振系统； 两个第一弹簧和减振系统并联， 其上端与质量块连接， 下端与地面连接； 所述减 振系统中， 惯容元件、 阻尼元件和负刚度弹簧并联后与第二弹簧串联； S2： 建立含负刚度惯容减振系统的升降平台模型的运动控制方程， 推导振幅放大因子 的解析表达式； S3： 以升降平台位移振幅的H∞范数为优化目标， 优化含负刚度惯容减 振系统的参数。 2.根据权利要求1所述简谐位移激励下含负刚度和 惯容器混联的升降平台减振系统设 计方法， 其特征在于， 所述步骤S2中， 根据达朗贝尔原理， 升降平台力学模型的运动控制方 程如下： 其中， b为惯容元件的质量， 第一弹簧的刚度为k/2， k1为第二弹簧的刚度， c为阻尼元件 的阻尼系数、 kn为负刚度 弹簧的刚度， x1为升降平 台位移， x2为减振系统不同元件间的端点 位移； u为升降平台受到来自地 面的位移激振u(t)， t为时间， 该位移激励的频率 为ω。 3.根据权利要求2所述简谐位移激励下含负刚度和 惯容器混联的升降平台减振系统设 计方法， 其特 征在于， 所述 步骤S2中， 推导振幅放大因子的解析表达式的过程如下： 引入下列参数： 质量比 刚度比 负刚度比 固有频率 阻尼比 频率比 将上述参数代入运动学 方程(1)式后进行普拉斯变换， 得到平台的传递 函数为： 其中： X1表示升降平台的振幅， U表示地面位移激励的振幅； s＝iλ， 其中 虚数， 传递 函数的系数表达式如下： 权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115186404 A 24.根据权利要求2所述简谐位移激励下含负刚度和 惯容器混联的升降平台减振系统设 计方法， 其特征在于， 所述步骤S3中， 根据式(2)建立以升降平 台位移振幅的H∞范数为优化 目标， 定义 其振幅放大因子G＝|H(s)|， 振幅放大因子可整理为如下 形式： 其中， 振幅放大因子中的相关系数表达式为： 根据固定点理论， 可知振幅放大因子的固定点与阻尼比ξ 的取值无关， 令这两个 固定点 分别为P、 Q， 之后分别在阻尼比ξ →0和 ξ→∞的情况 下， 使二者对应振幅放大因子相等， 即： G( λ )|ξ→0＝G( λ )|ξ→∞    (6) 求解式(6)， 即可得到振幅放大因子固定点P、 Q的横坐标， 之后将固定点调整到振幅放 大因子的极值 位置， 即： 求解式(6)、 (7)即可 得到减振系统的最优刚度比αopt、 最优阻尼比ξopt的解析式； 最优参数如下： 权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115186404 A 3