[發明專利]無角位移主被動復合式減振系統及其方法

有效

• 申請號: 201210176798.6
• 申請日: 2012-05-31
• 公開（公告）號: CN102705431A
• 公開（公告）日: 2012-10-03
• 發明（設計）人: 李嘉全;劉仲宇;王帥
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春光學精密機械與物理研究所
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02
• 代理公司: 長春菁華專利商標代理事務所 22210
• 代理人: 張偉

技術領域

本發明涉及一種光電精密儀器檢測領域，特別涉及無角位移主被動復合式減振系統及其方法。

背景技術

安裝在飛機、車輛、船舶等運動載體上的光電精密測量設備為確保正常工作和測量精度，對振動環境的要求非常高。一方面，載體傳遞到設備的振動要控制在允許范圍內；另一方面，必須避免載體振動引起的設備角姿態變化，使設備的光軸始終穩定在被測量目標上，從而保證設備測量精度。

目前，光電精密測量設備的減振主要采用被動減振方法，即使用彈簧、阻尼被動減振器隔離載體傳遞到設備的振動。被動減振對高頻振動具有較好的隔離效果，但對低于系統固有頻率的低頻振動無減振效果，甚至產生放大振動的負效果。主動減振方法引入反饋或自適應前饋控制，通過提取設備的振動信息，并按照設計的主動減振算法計算出控制量，經功率放大等環節后驅動主動減振器，在設備上產生一個與振動力幅值、頻率相同、相位相反的作用力，從而抵消設備的振動，實現主動減振的目的。與被動減振相比，主動減振可以有效減小載體傳遞到設備的低頻振動，提高振動隔離度。

目前，光電精密測量設備多通過四個被動減振器與載體連接，由于每個減振器的參數存在差異，載體振動力在減振器安裝位置的分布也不相同，造成各位置處載體和設備間相對距離不相同，使設備產生了相對角位移，影響了設備的測量精度。有學者和工程技術人員嘗試通過限制減振器其它方向的運動自由度，僅保留z向平移自由度的方式解決角位移問題，但在載體振動大、分布不均的情況下，減振器作用桿會受到很大的扭曲力，出現變形、彎曲等情況，存在設備損壞的風險。

基于平面連桿機構原理的平行四邊形機構無角位移減振器，以及中國發明專利1640704A公開的搖桿滑塊機構無角位移減振器，能夠避免復雜振動環境下光電精密測量設備產生相對角位移，但結構復雜、體積較大，使用和維護不易。

發明內容

為了解決現有技術中存在的問題，本發明提供了一種無角位移主被動復合式減振系統及其方法，該系統結構簡單，同時具備設備減振和避免角位移的功能，使設備光軸始終穩定在被測量目標上，保證了測量精度。

本發明解決技術問題所采用的技術方案如下：

無角位移主被動復合式減振系統，該系統包括：主被動減振器、加速度傳感器、位移傳感器、數據處理單元、控制單元、功率放大單元和載體；主被動減振器產生主動減振力，在被動減振的基礎上進一步降低載體傳遞到被減振設備的振動；加速度傳感器測量被減振設備的加速度；位移傳感器測量載體和被減振設備間的相對距離；數據處理單元接收加速度傳感器和位移傳感器的發出的加速度信號和位移信號后，傳遞給控制單元，控制單元輸出信號經功率放大單元驅動主被動減振器，帶動被減振設備移動到設定位置；主被動減振器和位移傳感器放置在載體上，被減振設備放置在主被動減振器上端，加速度傳感器放置在被減振設備上方；加速度傳感器和位移傳感器分別與數據處理單元連接，數據處理單元與控制單元連接，控制單元與功率放大單元連接，功率放大單元與主被動減振器連接。

無角位移主被動復合式減振系統的減振方法，減振方法包括如下步驟：

步驟一：設定被減振設備的期望振動加速度為0，實際加速度由加速度傳感器測量；設定載體和被減振設備的期望相對距離為固定值，實際距離由位移傳感器測量；

步驟二：實際加速度和期望振動加速度之差，經由數據處理單元處理后，傳輸到控制單元；期望相對距離和實際距離之差經由數據處理單元處理后，傳輸到控制單元；

步驟三：控制單元利用兩路輸入信號產生控制信號并輸出，經功率放大器放大后驅動主被動減振器，主被動減振器在被減振設備上產生主動減振力，抵消或減小載體傳遞到被減振設備上的振動力，并帶動被減振設備移動到設定位置。

本發明的有益效果是：本發明通過主動減振和被動減振相結合的方式降低載體傳遞到光電精密測量設備的振動，通過位移控制使設備的安裝點與載體間的相對距離相同，消除設備的相對角位移。并且結構簡單，體積較小，使用簡易。

附圖說明

圖1本發明無角位移主被動復合式減振系統的結構圖。

圖2本發明無角位移主被動復合式減振系統的三維空間布置圖。

圖3本發明無角位移主被動復合式減振系統主被動減振器的主視剖視圖。

圖4本發明無角位移主被動復合式減振系統的工作示意圖。

圖5本發明無角位移主被動復合式減振系統的主被動復合減振系統與被動減振系統的振動力傳遞率曲線對比。