[發(fā)明專利]一種多自由度的音圈隔振抑振結構及其控制方法

有效

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• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN107943128B
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發(fā)明（設計）人: 李偉鵬;季春煒;黃海;張弘
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 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任公司 11251
• 代理人: 安麗

本發(fā)明涉及一種多自由度音圈隔振抑振結構及其控制方法，以兩個作動器組成隔振抑振結構，將安裝平臺和基座串聯(lián)起來，每個作動器由兩個音圈電機與兩片膜簧組成；當啟用上音圈電機時，可以在安裝平臺與作動器的過渡平臺之間提供一個負剛度，與下部膜簧的正剛度串聯(lián)起來，理論上可以使結構整體剛度趨于無窮大，從而抑制安裝平臺帶來的直接干擾；當啟動下音圈電機時，提供一個可變阻尼，使基座振動在傳遞到作動器過渡平臺時就得到良好的隔離，減弱甚至消除由下部膜簧柔性引起的低頻共振，從而大幅削弱基座寬帶振動對安裝平臺上高精密設備的影響。

技術領域

本發(fā)明涉及一種多自由度的音圈隔振抑振結構及其控制方法，屬于主動控制技術領域。

背景技術

隨著科學技術的高速發(fā)展，高精密儀器設備越發(fā)廣泛的應用在航空航天領域，與之相應的則是對其安裝結構隔振性能與抗干擾能力要求的進一步提高，傳統(tǒng)的被動隔振結構已逐漸滿足不了需求，于是主動控制技術應運而生。

通常，高精密設備及其安裝結構需要面對兩方面的干擾因素，一是設備自身帶來的直接干擾，如由設備重量變化引起的干擾力、自身攜帶陀螺工作時帶來的干擾力等；另一種則是來自于結構基座傳遞而來的振動干擾。如果需要抑制直接干擾，需要結構有較高的剛度，而如果要隔離基座振動，則是需要結構有較高的柔性。這兩方面的需求往往相互矛盾，不可兼得，會顧此失彼。此外，空間環(huán)境中的擾動，往往是多自由度的，這也提出了新的需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術無法同時隔振抑振的不足，提供一種多自由度的音圈隔振抑振結構及其控制方法，大幅削弱基座帶寬振動對安裝平臺上的精密設備的影響。

本發(fā)明技術解決方案：一種多自由度的音圈隔振抑振結構及其控制方法，安裝平臺和基座之間通過兩對完全相同的作動器串聯(lián)起來，兩個作動器均有一個過渡平臺。單個作動器則是由兩個音圈電機和兩片膜簧組串聯(lián)成，膜簧起到彈簧與鉸鏈的作用，在起到支撐作用的情況下，既提供了軸向剛度，又提供了一定的轉動角度，可隔離平動和轉動等多自由度的振動擾動。對于結構整體而言，當啟用兩個作動器的上音圈電機時，可以在安裝平臺和其各自的過渡平臺之間提供一個負剛度，與下膜簧提供的正剛度串聯(lián)起來，理論上可以使結構整體剛度趨于無窮大，從而抑制直接干擾。而當啟用兩個作動器的下音圈電機時，可以提供一個可變阻尼，使基座振動在傳遞到各作動器過渡平臺時就得到良好的隔離，減弱甚至消除由下膜簧柔性引起的低頻共振，從而大幅削弱基座帶寬振動對安裝平臺上的精密設備的影響。而該結構則可以通過組裝，進一步構成Hexapod構型的平臺，起到更好的振動隔離/抑制的作用。

具體結構為：本發(fā)明采用兩個作動器將安裝平臺和基座串聯(lián)起來，每個作動器包括：動力部分、支撐結構和測量部分；支撐結構用于提供并保持動力部分初始狀態(tài)，便于其運動，測量部分用于測量動力部分的運動情況；

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

支撐結構包括：過渡平臺、電機底座、支撐柱、作動桿、連接塊、壓槽、壓片和膜簧；電機底座將各作動器固定安裝在基座上；四個支撐柱以90°的夾角均勻分布安裝在電機底座和過渡平臺上，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底座與過渡平臺上；膜簧內圈通過連接塊，分別將下音圈電機線圈與過渡平臺、上音圈電機線圈與作動桿固定連接；作動桿分別將兩個作動器與安裝平臺固定連接；膜簧除了提供軸向位移外，還能進行小角度的翻轉，從而能進行包括平動和轉動的多個自由度的隔振/抑振；過渡平臺在上下音圈電機運動下可在安裝平臺與基座之間相對運動；