[發(fā)明專利]一種具有虛擬質(zhì)量的慣性作動(dòng)器

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010018760.0
• 申請(qǐng)日: 2020-01-08
• 公開（公告）號(hào): CN111173875A
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 毛崎波;賴慕白
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南昌航空大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F6/00
• 分類號(hào): F16F6/00;F16F15/03
• 代理公司: 南昌市平凡知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 36122
• 代理人: 張文杰

本發(fā)明公開了一種具有虛擬質(zhì)量的慣性作動(dòng)器，它包含慣性作動(dòng)器、控制模塊；慣性作動(dòng)器包含下端底板、支撐梁、線圈、永磁體和薄彈簧鋼條；線圈固定在下端底板的上部，永磁體固定在薄彈簧鋼條的下部，薄彈簧鋼條設(shè)在下端底板的上方；薄彈簧鋼條、下端底板之間通過支撐梁連接；控制模塊包含加速度傳感器、信號(hào)放大電路和功率放大電路；加速度傳感器設(shè)在薄彈簧鋼條的中部，加速度傳感器與信號(hào)放大電路、功率放大器、線圈相互串聯(lián)，構(gòu)成完整回路；本發(fā)明在不增加慣性作動(dòng)器尺寸和物理質(zhì)量的情況下，只需要通過調(diào)節(jié)信號(hào)放大電路的增益即可增加慣性作動(dòng)器的虛擬質(zhì)量，從而降低其固有頻率，響應(yīng)快速，可靠性高。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制技術(shù)，具體涉及一種具有虛擬質(zhì)量的慣性作動(dòng)器。

背景技術(shù)

慣性作動(dòng)器由于結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格相對(duì)低廉和易于實(shí)施，在機(jī)械工程、航空航天、交通運(yùn)輸領(lǐng)域的振動(dòng)控制中作為得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)了廣泛應(yīng)用，目前已成為控制振動(dòng)的重要手段之一。

慣性作動(dòng)器不需要額外支撐就能夠在被控結(jié)構(gòu)的振動(dòng)方向產(chǎn)生控制力，典型的慣性作動(dòng)器包括電磁、電動(dòng)和壓電式。

慣性作動(dòng)器的質(zhì)量對(duì)結(jié)構(gòu)振動(dòng)控制效果有重要影響，其質(zhì)量越大，固有頻率就越低，則對(duì)受控結(jié)構(gòu)的低頻控制效果越好。但是慣性作動(dòng)器的質(zhì)量增加會(huì)使得其尺寸增加，并且有可能會(huì)改變受控結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性。

然而，目前的慣性作動(dòng)器普遍通過降低剛度的方法來降低其固有頻率，如在申請(qǐng)?zhí)枮?01611203638.0的發(fā)明專利申請(qǐng)中采用增加支撐部件來降低慣性作動(dòng)器的剛度，增加慣性作動(dòng)器的低頻出力。F.Braghin等(A low frequency magnetostrictive inertialactuator for vibration control.Sensor and Actuator A:Physical.2012,180:67-74)通過增加永磁體數(shù)量和優(yōu)化彈簧設(shè)計(jì)，把慣性作動(dòng)器的固有頻率從1260Hz下降到167Hz。

針對(duì)目前在降低慣性作動(dòng)器固有頻率設(shè)計(jì)時(shí)，存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、使用不便和體積較大的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷和不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單、通過反饋控制電路增加虛擬質(zhì)量的慣性作動(dòng)器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：它包含慣性作動(dòng)器、控制模塊；

所述的慣性作動(dòng)器包含下端底板、支撐梁、線圈、永磁體和薄彈簧鋼條；線圈固定在下端底板的上部，永磁體固定在薄彈簧鋼條的下部，薄彈簧鋼條設(shè)在下端底板的上方；薄彈簧鋼條、下端底板的兩側(cè)通過兩條支撐梁相互固定連接；

所述的控制模塊包含加速度傳感器、信號(hào)放大電路和功率放大電路；加速度傳感器設(shè)在薄彈簧鋼條的中心位置，并與信號(hào)放大電路輸入端連接，信號(hào)放大電路輸出端與功率放大器輸入端連接，功率放大器輸出端與線圈連接，構(gòu)成完整回路。

進(jìn)一步地，支撐梁的兩端與薄彈簧鋼條、下端底板通過焊接固定或通過螺栓固定；

進(jìn)一步地，線圈整體為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，永磁體整體為圓柱體結(jié)構(gòu)，線圈的內(nèi)徑大于永磁體的外徑；

進(jìn)一步地，線圈與永磁體的軸心相互重合；

進(jìn)一步地，加速度傳感器與薄彈簧鋼條粘接連接；

進(jìn)一步地，薄彈簧鋼條的橫截面為長方形。