[發(fā)明專利]基于感應(yīng)線圈反饋控制的低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810060799.1
• 申請(qǐng)日: 2018-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN108254148A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何聞;高宇;張旭飛;賈叔仕
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M7/02
• 分類號(hào): G01M7/02
• 代理公司: 杭州天昊專利代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 33283
• 代理人: 黃芳

本發(fā)明公開了基于感應(yīng)線圈反饋控制的低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器，速度反饋控制裝置，功率放大器和低頻電磁振動(dòng)臺(tái)；低頻振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)圈上具有驅(qū)動(dòng)線圈和感應(yīng)線圈，速度反饋控制裝置包括反饋部和控制部，感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓輸入反饋部，信號(hào)發(fā)生器輸出的參考信號(hào)和反饋部輸出的反饋信號(hào)分別輸入控制部，控制部用參考信號(hào)和反饋信號(hào)形成控制信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)線圈。本發(fā)明在振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈上加設(shè)感應(yīng)線圈，通過(guò)檢測(cè)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓實(shí)現(xiàn)振動(dòng)臺(tái)速度提取，無(wú)需直接檢測(cè)驅(qū)動(dòng)線圈的等效電阻，并且該方法構(gòu)建的速度檢測(cè)網(wǎng)絡(luò)無(wú)需在驅(qū)動(dòng)線圈上串聯(lián)電阻并搭建相應(yīng)的模擬電路，簡(jiǎn)化了速度提取裝置的結(jié)構(gòu)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)。

背景技術(shù)

電磁振動(dòng)臺(tái)具有頻率范圍寬、可控性好、輸出波形精度高等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于產(chǎn)品的模擬振動(dòng)環(huán)境試驗(yàn)、測(cè)振傳感器校準(zhǔn)等領(lǐng)域。為了進(jìn)一步改善振動(dòng)臺(tái)在低頻范圍輸出波形的精度(降低失真度)，通常需構(gòu)建負(fù)反饋控制系統(tǒng)。負(fù)反饋控制首先需要通過(guò)振動(dòng)傳感器(加速度、速度或者位移傳感器)或其它運(yùn)動(dòng)量檢測(cè)裝置檢測(cè)得到電磁振動(dòng)臺(tái)的輸出振動(dòng)信號(hào)，然后將此信號(hào)作為反饋信號(hào)，與輸入信號(hào)求差，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)控制器與功率放大器后激勵(lì)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)，最終完成閉環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)臺(tái)輸出波形失真度的負(fù)反饋控制。

中國(guó)專利201210544489.X提出了一種基于自主相對(duì)速度反饋控制裝置的低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于一種相對(duì)速度提取裝置構(gòu)建了負(fù)反饋控制系統(tǒng)。相對(duì)速度提取裝置提取得到的信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器及第一比例放大器后與信號(hào)發(fā)生器輸出信號(hào)求差，偏差信號(hào)經(jīng)過(guò)PID控制器調(diào)整后輸入功率放大器，功率放大器的輸出作為低頻電磁振動(dòng)臺(tái)的驅(qū)動(dòng)信號(hào)驅(qū)動(dòng)振動(dòng)臺(tái)輸出振動(dòng)。

該專利的缺點(diǎn)在于：

1、由于振動(dòng)臺(tái)驅(qū)動(dòng)線圈的等效直流電阻R無(wú)法準(zhǔn)確測(cè)量，因此，相對(duì)速度提取裝置中的參數(shù)K₁的獲取需經(jīng)過(guò)較為復(fù)雜的調(diào)整過(guò)程，增加了系統(tǒng)的使用難度；2、該裝置通過(guò)構(gòu)建模擬電路網(wǎng)絡(luò)提取振動(dòng)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)量，由于要在驅(qū)動(dòng)回路中串聯(lián)電阻，因此熱損耗較大，不適合于大加速度輸出的振動(dòng)臺(tái)。此外，系統(tǒng)較復(fù)雜，模擬電路的低頻噪聲會(huì)使振動(dòng)臺(tái)在運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生低頻漂移，降低了運(yùn)動(dòng)精度。3、相對(duì)速度提取裝置的輸出信號(hào)大小取決于驅(qū)動(dòng)線圈的參數(shù)，由于驅(qū)動(dòng)線圈的匝數(shù)受限，所以輸出反映相對(duì)速度的電壓大小較低，尤其在較低頻段，從而影響了控制效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種運(yùn)動(dòng)控制精度高的低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)。

基于感應(yīng)線圈反饋控制的低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)，其特征在于：低頻電磁振動(dòng)臺(tái)系統(tǒng)包括信號(hào)發(fā)生器，速度反饋控制裝置，功率放大器和低頻電磁振動(dòng)臺(tái)；低頻振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)圈上具有驅(qū)動(dòng)線圈和感應(yīng)線圈，速度反饋控制裝置包括反饋部和控制部，感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓輸入反饋部，信號(hào)發(fā)生器輸出的參考信號(hào)和反饋部輸出的反饋信號(hào)分別輸入控制部，控制部用參考信號(hào)和反饋信號(hào)形成控制信號(hào)輸入驅(qū)動(dòng)線圈。

進(jìn)一步，所述感應(yīng)線圈的直徑遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于驅(qū)動(dòng)線圈的直徑。從而增加了感應(yīng)線圈的匝數(shù)及總長(zhǎng)度，提高了感應(yīng)線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電壓的信噪比。

進(jìn)一步，感應(yīng)線圈與分壓?jiǎn)卧⒙?lián)，分壓?jiǎn)卧姆謮弘妷狠斎敕答伈浚謮簡(jiǎn)卧妮斎胱杩冠呌跓o(wú)窮大，同時(shí)，分壓電阻也非常大，避免感應(yīng)線圈內(nèi)出現(xiàn)寄生電流，使驅(qū)動(dòng)線圈內(nèi)不耦合寄生電流，從而使流過(guò)感應(yīng)線圈的感應(yīng)電流盡可能接近0，避免了感應(yīng)線圈的引入對(duì)驅(qū)動(dòng)線圈中電流的干擾。

進(jìn)一步，速度反饋控制裝置的反饋部包含信號(hào)修正模塊，反饋信號(hào)調(diào)節(jié)模塊，和濾波器；控制部包含減法器和比例調(diào)節(jié)器，感應(yīng)線圈的感應(yīng)電壓經(jīng)分壓后輸入信號(hào)修正模塊、獲得修正信號(hào)，修正信號(hào)輸入反饋信號(hào)調(diào)節(jié)模塊，反饋信號(hào)調(diào)節(jié)模塊將修正信號(hào)依次進(jìn)行分頻段的相位補(bǔ)償和幅值調(diào)整、形成系統(tǒng)反饋信號(hào)，系統(tǒng)反饋信號(hào)經(jīng)濾波器作為減數(shù)輸入減法器，信號(hào)發(fā)生器輸出的信號(hào)作為被減數(shù)輸入減法器，減法器的輸出信號(hào)進(jìn)入比例調(diào)節(jié)器，比例調(diào)節(jié)器的輸出信號(hào)作為低頻臺(tái)的控制信號(hào)。