[發明專利]一種機械制冷機自適應高階振動主動控制方法

在審

• 申請號: 202010630697.6
• 申請日: 2020-07-01
• 公開（公告）號: CN111722653A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 楊寶玉;張家昆;倪天智;吳亦農
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海技術物理研究所
• 主分類號: G05D19/00
• 分類號: G05D19/00;G05D19/02;F25D19/00;F25D29/00
• 代理公司: 上海滬慧律師事務所 31311
• 代理人: 郭英

本發明公開了一種機械制冷機自適應高階振動主動控制方法，控制方法包括以下步驟：(1)將交流驅動控制信號x(n)輸至機械制冷機內,驅動直線電機；(2)將交流驅動控制信號x(n)，作為參考信號和采集到的振動信號e(n)，一起輸入自適應高階振動主動控制器，生成減振器驅動控制信號y(n)；(3)將生成的減振器驅動控制信號y(n)，輸入減振器，驅動減振器輸出減振力y′(n)，抵消制冷機本身產生的振動力d(n)，并采集更新振動信號e(n)；(4)將采集更新后的振動信號e(n)，與交流驅動控制信號x(n)重新一起輸入至自適應高階振動主動控制器中，生成新的y(n)返回步驟(3)。步驟(3)與步驟(4)之間來回迭代，使得e(n)的均方差最小。實測證明，本方法在對機械制冷機高階振動進行主動控制時，能實現各階次快速地、有效地收斂抑制。

技術領域：

本發明涉及一種機械制冷機自適應高階主動振動控制方法，適用于需要應用機械制冷機提供低溫環境但對對振動要求的場景較高，如精密光學載荷等的。本發明能夠快速自適應的降低多階頻率的振動干擾，提升制冷機穩定性，對航空航天精密光學載荷等場景內具有重要意義。

背景技術：

機械制冷機制冷量大、制冷溫度低、效率高、體積小、質量輕，滿足了紅外探測器、超導濾波等正常工作需要的溫度。隨著上世紀80年代末牛津型斯特林制冷機的研制成功，機械制冷機的壽命和可靠性得到極大的提高，從而被廣泛的應用于紅外光電系統、超導量子干涉、低溫超導濾波等領域。

然而機械制冷機產生的振動是影響其應用的一個關鍵因素。用于光電探側、超導濾波、超導量子干涉的制冷機多為分置式雙驅動結構，由壓縮機、冷指組成，運動部件以一定的頻率沿軸向做往復運動，外殼、支架產生相應的反作用力，從而引起制冷機的振動。大量實驗分析發現，制冷機的振動主要由基頻和一系列諧波成分組成，基頻為直線電機的驅動頻率，一般是40-120Hz內的某個固定值，諧波成分來自于驅動力、彈簧、和阻尼部件的非線性因素。機械制冷機的振動對儀器產生極大的危害；振動會帶動與冷指相連的探測器件產生往復運動，偏離儀器光學系統的正常“焦深”范圍，導致成像模糊，對探測目標的分辨率和定位精度下降；振動會引起電磁干擾信號，甚至引起儀器的機械共振，對一些敏感的傳感器產生較大的干擾。

發明內容：

1.發明目的

本發明的目的在于，針對現有機械制冷機的高階減振技術存在的問題，結合制冷機實際情況和振動控制的基本原理，設計一套自適應主動振動控制系統，能夠通過自適應算法快速的精確的完成迭代，并能夠完成多階次頻率振動的主動抑制。

2.技術方案

一種機械制冷機自適應高階主動振動控制方法，其特征在于：

包含以下步驟：

(1)將交流驅動控制信號x(n)輸至機械制冷機內,驅動兩臺對置直線電機。

(2)將交流驅動控制信號x(n)作為參考信號，和采集到的振動信號e(n)，一起輸入自適應高階振動主動控制器，生成減振器驅動控制信號y(n)。

(3)將生成的減振器驅動信號y(n)，輸入至制冷機內安裝的減振器，驅動減振器輸出減振力y′(n)，抵消制冷機本身產生的振動力d(n)，并采集更新振動信號e(n)。

(4)將采集更新后的振動信號e(n)，與單頻率交流驅動信號x(n)重新一起輸入至自適應高階振動主動控制器中，生成新的y(n)到步驟(3)。步驟(3)與步驟(4)之間來回迭代，使得e(n)呈現均方差值最小。