[發(fā)明專利]一種多自由度的音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)及其控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711422441.0
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107943128B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李偉鵬;季春煒;黃海;張弘
• 申請（專利權(quán)）人: 北京航空航天大學(xué)
• 主分類號: G05D19/02
• 分類號: G05D19/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)，其特征在于：采用兩個(gè)作動器將安裝平臺和基座串聯(lián)起來，每個(gè)作動器包括：動力部分、支撐結(jié)構(gòu)和測量部分；支撐結(jié)構(gòu)用于提供并保持動力部分初始狀態(tài)，便于其運(yùn)動，測量部分用于測量動力部分的運(yùn)動情況；

所述動力部分包括：各作動器中的上音圈電機(jī)和下音圈電機(jī)，所述上音圈電機(jī)包括上音圈電機(jī)線圈和上音圈電機(jī)磁體，所述上音圈電機(jī)線圈與作動桿固定連接，所述上音圈電機(jī)磁體與過渡平臺固定連接，上音圈電機(jī)線圈位于上音圈電機(jī)磁體內(nèi)部的環(huán)形槽中，通過膜簧支撐起來；下音圈電機(jī)包括下音圈電機(jī)線圈和下音圈電機(jī)磁體，下音圈電機(jī)線圈與過渡平臺固定連接，下音圈電機(jī)磁體與外部總體結(jié)構(gòu)中的基座固定連接，下音圈電機(jī)線圈位于下音圈電機(jī)磁體內(nèi)部的環(huán)形槽中，通過膜簧支撐；

支撐結(jié)構(gòu)包括：過渡平臺、電機(jī)底座、支撐柱、作動桿、連接塊、壓槽、壓片和膜簧；電機(jī)底座將各作動器固定安裝在基座上；四個(gè)支撐柱以90°的夾角均勻分布安裝在電機(jī)底座和過渡平臺上，支撐柱上安裝壓槽，通過壓片分別將膜簧外圈固定安裝在電機(jī)底座與過渡平臺上；膜簧內(nèi)圈通過連接塊，分別將下音圈電機(jī)線圈與過渡平臺、上音圈電機(jī)線圈與作動桿固定連接；作動桿分別將兩個(gè)作動器與安裝平臺固定連接；膜簧除了提供軸向位移外，還能進(jìn)行小角度的翻轉(zhuǎn)，從而能進(jìn)行包括平動和轉(zhuǎn)動的多個(gè)自由度的隔振/抑振；過渡平臺在上下音圈電機(jī)運(yùn)動下可在安裝平臺與基座之間相對運(yùn)動；

測量部分包括:相對位移傳感器、速度傳感器和傳感器支架；相對位移傳感器通過傳感器支架安裝在作動桿上；速度傳感器固定在過渡平臺外邊緣；測量部分的輸出提供給外部控制器。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的音圈電機(jī)均采用型號為LA34-37-000A的音圈電機(jī)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述的膜簧由鈹青銅片(QBe2)切花制成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述安裝平臺、過渡平臺、基座、電機(jī)底座、支撐柱和作動桿均用45號鋼材料制造，連接塊、壓槽、壓片采用鋁合金制造。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述相對位移傳感器的型號為CWY-D0-502，速度傳感器的型號為CS-YD-004。

6.一種采用權(quán)利要求1所述的多自由度音圈隔振抑振結(jié)構(gòu)的控制方法，其特征在于：包括各作動器中上音圈電機(jī)的控制方法和下音圈電機(jī)的控制方法：

所述上音圈電機(jī)的控制方法為：

對于上音圈電機(jī)，當(dāng)安裝平臺與各過渡平臺受到干擾力而發(fā)生相對運(yùn)動時(shí)，兩個(gè)作動器中作動桿發(fā)生位移，相對位移傳感器會將其相對位移信號傳遞給外部控制器，控制器經(jīng)過電路運(yùn)算后向各作動器中上音圈電機(jī)線圈輸出相應(yīng)電流，使各自的線圈部分和磁體部分發(fā)生相對運(yùn)動，并最終使安裝平臺和過渡平臺產(chǎn)生穩(wěn)定的相對位移，提供與干擾力等效的負(fù)剛度；通過調(diào)節(jié)控制器傳遞函數(shù)的參數(shù)，使負(fù)剛度的大小等于下膜簧所提供的正剛度，從而使整體剛度趨于無窮大；

下音圈電機(jī)的控制方法具體為：

對于下音圈電機(jī)，當(dāng)基座發(fā)生振動時(shí)，速度傳感器將各作動器過渡平臺的速度信號傳遞給外部控制器，經(jīng)過電路運(yùn)算后向下音圈電機(jī)輸出電流，產(chǎn)生一個(gè)與速度成比例的電磁阻尼力；通過調(diào)節(jié)控制器參數(shù)改變阻尼系數(shù)的大小，在振動擾動的低頻段時(shí)增加阻尼系數(shù)抑制共振，高頻段減小阻尼系數(shù)增加振動衰減速率，從而獲得良好的隔振性能。