[發(fā)明專(zhuān)利]帶電流補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810084453.1
• 申請(qǐng)日: 2008-03-24
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101256110A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-09-03
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳俊
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): G01M7/02
• 分類(lèi)號(hào): G01M7/02;G05B11/32;G05D3/12;G05B11/42
• 代理公司: 北京華夏博通專(zhuān)利事務(wù)所
• 代理人: 安紀(jì)平;張昱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，具體涉及一種帶電流補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器。

背景技術(shù)

電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱振動(dòng)臺(tái))是一種對(duì)試件進(jìn)行振動(dòng)模擬試驗(yàn)的試驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)可以評(píng)定一個(gè)產(chǎn)品的抗震性能，為考核該產(chǎn)品的質(zhì)量與設(shè)計(jì)提供合理的依據(jù)。因此，電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、船舶、汽車(chē)、電子、通訊、家電和儀器儀表等行業(yè)。

電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是利用電磁振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)主要由臺(tái)體(磁缸、磁缸蓋、中心磁極和磁缸底)、勵(lì)磁線圈、動(dòng)圈、支撐與導(dǎo)向裝置、冷卻裝置以及驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。其中動(dòng)圈主要由工作臺(tái)面與繞制在工作臺(tái)面骨架上的驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)電路主要由給定信號(hào)源(通常為控制儀)和功率放大器構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路給驅(qū)動(dòng)線圈提供電能。振動(dòng)臺(tái)工作時(shí)，向勵(lì)磁線圈中注入直流電流，在臺(tái)體的工作氣隙中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，向位于工作氣隙中的驅(qū)動(dòng)線圈注入交變電流。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，驅(qū)動(dòng)線圈會(huì)圍繞某一振動(dòng)中心帶動(dòng)工作臺(tái)面做往復(fù)振動(dòng)。

振動(dòng)臺(tái)在工作狀態(tài)下，如何設(shè)定與保持動(dòng)圈振動(dòng)中心的位置是十分重要的。目前國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)廠商采用較多的是靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器。

靜態(tài)控制器主要是利用機(jī)械性的懸掛支撐裝置控制臺(tái)面的振動(dòng)中心。機(jī)械性懸掛支撐裝置一般由吊住動(dòng)圈上部的彈性懸掛件和補(bǔ)償支撐于動(dòng)圈底部的空氣彈簧或增壓氣室構(gòu)成。靜態(tài)控制器通過(guò)位移傳感器判斷動(dòng)圈中心位置，并通過(guò)對(duì)空氣彈簧或增壓氣室的充氣與放氣控制來(lái)控制動(dòng)圈的中心位置。靜態(tài)控制器受振動(dòng)臺(tái)工作原理制約，僅在試件裝載的過(guò)程中和振動(dòng)臺(tái)高頻運(yùn)行的過(guò)程中比較有效，對(duì)于振動(dòng)臺(tái)低頻運(yùn)行時(shí)中心位置的控制無(wú)能為力。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)工作在位移區(qū)及速度區(qū)時(shí)(低頻區(qū)域)，動(dòng)圈骨架(導(dǎo)體)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(發(fā)電效應(yīng))，該電動(dòng)勢(shì)經(jīng)動(dòng)圈骨架形成電流回路，該電流在工作氣隙中將產(chǎn)生阻礙動(dòng)圈運(yùn)動(dòng)的反作用力，該作用力會(huì)造成動(dòng)圈中心位置動(dòng)態(tài)飄移。實(shí)踐證明靜態(tài)控制器對(duì)于動(dòng)圈中心位置的動(dòng)態(tài)飄移是無(wú)能為力的。

為了克服動(dòng)態(tài)飄移，振動(dòng)中心的動(dòng)態(tài)控制器應(yīng)運(yùn)而生。它通過(guò)位移傳感器判斷動(dòng)圈的中心位置，讓功率放大器在驅(qū)動(dòng)線圈中額外地注入一個(gè)電流，使動(dòng)圈產(chǎn)生一個(gè)額外的控制力來(lái)抵消反作用力，從而限制動(dòng)圈的漂移，使動(dòng)圈中心位置保持不變。

動(dòng)態(tài)與靜態(tài)控制器的應(yīng)用有效控制了振動(dòng)中心位置，但實(shí)際應(yīng)用存在兩大問(wèn)題，首先動(dòng)態(tài)控制器采用電-磁-力的轉(zhuǎn)換控制方式，過(guò)渡過(guò)程非常短暫，通常在毫秒級(jí)，而靜態(tài)控制器采用充放氣方式控制，其過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)，通常在秒級(jí)，所以動(dòng)態(tài)控制器的作用效果遠(yuǎn)大于靜態(tài)控制器，一旦動(dòng)態(tài)控制器進(jìn)入工狀態(tài)，靜態(tài)控制器就失去了作用。若支撐氣囊或氣室漏氣，當(dāng)關(guān)閉功率放大器時(shí)(動(dòng)態(tài)控制器通過(guò)功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)，一旦關(guān)閉功率放大器，動(dòng)態(tài)控制器立即失去作用)，會(huì)造成動(dòng)圈下沖，當(dāng)試件質(zhì)量很大時(shí)會(huì)造成動(dòng)圈與被測(cè)試件嚴(yán)重?fù)p壞。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大推力振動(dòng)臺(tái)多采用氣密結(jié)構(gòu)，要保證整個(gè)增壓氣室嚴(yán)格不漏氣非常困難，同時(shí)大推力振動(dòng)臺(tái)的試件質(zhì)量有時(shí)達(dá)數(shù)千公斤，且一般為昂貴的衛(wèi)星、導(dǎo)彈等，一旦出現(xiàn)類(lèi)似事故，后果不堪設(shè)想。其次動(dòng)態(tài)控制器采用電-磁-力的轉(zhuǎn)換控制方式，動(dòng)圈中始終有直流電流(直流電流正比于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)產(chǎn)品的重量)，使動(dòng)圈發(fā)熱，冷卻惡化，如果動(dòng)圈被卡，甚至燒壞動(dòng)圈。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，它將靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器合二為一，通過(guò)補(bǔ)償控制電路解決靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器之間的沖突，從根本上解決上述問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)中心位置進(jìn)行有效的平衡控制。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

具有電流補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，包括靜態(tài)控制器和動(dòng)態(tài)控制器，其特征在于該振動(dòng)中心控制器還包括一電流補(bǔ)償控制電路，該電路通過(guò)一電流傳感器檢測(cè)動(dòng)圈中通過(guò)的電流，并輸出反映動(dòng)態(tài)平衡控制所需電流大小與方向的直流信號(hào)，該直流信號(hào)被輸入到靜態(tài)控制器。

所述振動(dòng)中心控制器通過(guò)位移傳感器檢測(cè)與位移轉(zhuǎn)換器之間的距離，輸出間接反映動(dòng)圈位移量的電壓信號(hào)，并與給定參考電壓相減，經(jīng)低通濾波器濾除交流成分后分為兩路，一路輸入到動(dòng)態(tài)控制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡控制，另一路輸入到靜態(tài)控制器進(jìn)行靜態(tài)平衡控制。

所述位移傳感器采用非接觸式位移傳感器。

所述位移轉(zhuǎn)換器剛性固定在動(dòng)圈的外側(cè)面，所述位移傳感器固定在磁缸蓋上，其探頭面對(duì)位移轉(zhuǎn)換器。

所述動(dòng)態(tài)控制器主要由一與驅(qū)動(dòng)線圈電連接的功率放大器組成。