[發明專利]一種驗證主動控制方法隔振效果的實驗平臺

在審

• 申請號: 201710783657.3
• 申請日: 2017-09-04
• 公開（公告）號: CN107422721A
• 公開（公告）日: 2017-12-01
• 發明（設計）人: 蒲華燕;元書進;孫翊;楊揚;劉媛媛;劉娜;羅均;彭艷;謝少榮
• 申請（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京高沃律師事務所11569
• 代理人: 王戈

技術領域

本發明涉及振動檢測領域，特別是涉及一種用于實驗驗證與比較評估主動控制方法隔振效果的通用實驗平臺。

背景技術

振動是工業生產和人們生活中極其常見的物理現象，隨著科學技術尤其是超精密設備的發展，人們對振動環境、產品與結構的振動特性的要求越來越高。振動主動控制是指在振動控制過程中，根據所檢測到的振動信號，應用一定的控制策略，經過實時計算，進而驅動作動器對控制目標施加一定的影響，把系統的振動水平限制在最小限度或最小允許程度。由于其抑制振動效果好、適應性強等優點，正越來越受到人們的重視。

對于振動系統主動控制的研究大多集中在對隔振系統的主動控制算法的研究和開發，大部分算法停留在模擬與仿真的層面上，沒有進行實驗的驗證。然而在工程應用中由于各種噪聲干擾以及未知量的存在，實際隔振效果未必理想。

采用通用實驗平臺對各種主動控制方法進行測試是比較評估不同方法的有效途徑。在同一個實驗平臺上驗證各種控制方法達到的隔振效果，不僅能夠激發對各種技術的優勢、局限性和發展的討論，而且可以幫助工程人員根據測試和評估結果選擇自己需要的算法，有利于算法的應用和推廣。

現有的主動控制隔振實驗平臺，從設計上是為了某一個確定的應用環境而設計的，目標是達到最優的減振效果，不適合作為通用實驗平臺，對不同算法進行實驗驗證與比較評估。如常見的多自由度耦合的主動隔振平臺，其機械結構復雜，對算法有較高的要求，多自由度耦合的特性導致其僅適用于一些特定的主動控制算法，并不適用于各算法之間效果的對比。現有的單自由度的隔振器，為了達到最優的隔振效果，大多數隔振器采用主被動一體的方式，在系統中加入了被動減振的裝置，比如橡膠墊等阻尼元件，最終獲得的隔振效果是被動減振裝置和主動隔振算法共同作用的結果，因此，現有的單自由度的隔振器也不適用于驗證不同算法的隔振效果。而且現有的隔振器所用元件一般是為保證工程實用而選，比較復雜，而且線性度不高，存在未知量，雖然針對這種非線性、未知系統已經設計了很多算法比如模糊控制等，但用這種系統作為通用實驗平臺去評價各種算法是不合適的。

因此，如何設計一個通用的實驗平臺，對不同的主動控制算法的隔振效果進行實驗驗證，成為本領域技術人員亟需解決的技術問題。

發明內容

本發明的目的是提供一種驗證主動控制方法隔振效果的實驗平臺，能夠對不同的主動控制算法的隔振效果進行實驗驗證。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種驗證主動控制方法隔振效果的實驗平臺，所述實驗平臺包括：力傳感器、支承板、浮動板、作動器、直線軸承、軸支座、剛度組件、激振器和控制器，其中，

所述剛度組件包括：豎直軸、第一彈簧、第二彈簧、擋環及螺母；

所述支承板的下表面設置有所述力傳感器，所述支承板的上表面設置有所述作動器，在所述支承板的上表面以所述作動器為中心對稱設置有兩個所述軸支座，在所述作動器上設置有所述浮動板，所述激振器對應所述浮動板設置，所述激振器輸出的擾動力作用到所述浮動板上，在所述浮動板上對應所述軸支座的位置分別設置有所述直線軸承，各所述豎直軸依次穿過所述第一彈簧、所述直線軸承、所述第二彈簧、所述擋環及所述軸支座，并與所述支承板固定連接，在各所述豎直軸的頂端設置有螺紋，螺母通過與所述豎直軸螺接使所述第一彈簧和所述第二彈簧均處于壓縮狀態；

所述控制器分別與所述力傳感器和所述作動器連接，所述控制器用于根據所述力傳感器檢測的殘余力確定補償信號，并根據所述補償信號調整所述作動器輸出的作動力，其中，所述殘余力為所述激振器發出的擾動力與所述作動器發出的作動力相互抵消后支承板所受的殘余力。

可選的，所述控制器還用于根據所述殘余力確定所述支承板的振動等級。

可選的，所述作動器為音圈電機。

可選的，所述音圈電機的定子與所述支承板固定連接，所述音圈電機的動子與所述浮動板固定連接。

可選的，所述實驗平臺還包括固定底座，所述力傳感器設置在所述固定底座上。

可選的，所述實驗平臺還包括驅動器，所述驅動器分別與所述控制器和所述作動器連接，用于產生與所述補償信號對應的驅動電流，并將所述驅動電流輸送給所述作動器。

根據本發明提供的具體實施例，本發明公開了以下技術效果：