[發明專利]一種基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺及其控制方法

有效

• 申請號: 202110053908.9
• 申請日: 2021-01-15
• 公開（公告）號: CN112923012B
• 公開（公告）日: 2022-07-01
• 發明（設計）人: 盧倩;王成陽;張凱凱;王鵬舉;邵立;李皓之;趙博文
• 申請（專利權）人: 鹽城工學院
• 主分類號: F16F15/08
• 分類號: F16F15/08;F16F15/02;F16F15/00
• 代理公司: 南京蘇高專利商標事務所(普通合伙) 32204
• 代理人: 柏尚春

1.一種基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，包括上平臺（11）、下平臺（13）以及均布在上平臺（11）、下平臺（13）之間的阻尼器（10），阻尼器（10）包括主阻尼器和副阻尼器；阻尼器（10）呈傾斜狀，主阻尼器與副阻尼器交錯排布；所述阻尼器（10）包括外套筒（9）、位于阻尼器（10）中軸線的主軸桿（2）和設于外套筒中部的壓電疊堆陣列（8），壓電疊堆陣列（8）兩端各設有兩個主軸桿（2）；所述壓電疊堆陣列（8）至少包括兩個壓電疊堆，各壓電疊堆相對于主軸桿（2）對稱分布，該陣列的中心為空心；阻尼器（10）共有八根，分為四根主阻尼器和四根副阻尼器，四根主阻尼器和四根副阻尼器分別為軸對稱關系；其中四根主阻尼器均勻分布一周，其間距角為90?；四根主阻尼器的軸線延長線相交于一點，該點在上平臺（11）表面上投影點與上平臺（11）的圓心相重合；四根副阻尼器均勻分布一周，其間距角為90?，與四根主阻尼器間隔分布；副阻尼器軸線在下平臺（13）表面上的投影線與其中一根相鄰主阻尼器軸線在下平臺（13）表面上的投影線平行，與另一根相鄰主阻尼器軸線在下平臺（13）表面上的投影線垂直；副阻尼器軸線的延長線與其中一根相鄰主阻尼器軸線的延長線相交于一點。

2.根據權利要求1所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述壓電疊堆陣列（8）的兩端與主軸桿（2）端部之間設有第一擋塊（7），所述主軸桿（2）與外套筒（9）之間設有直線軸承（6）和第二擋塊（4）；直線軸承（6）設于主軸桿（2）的端部，第二擋塊設于主軸桿（2）的中部，第二擋塊（4）和直線軸承（6）之間設有預緊彈簧（5）。

3.根據權利要求2所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述阻尼器（10）包括被動隔振段（3），所述被動隔振段（3）一端抵靠外套筒（9）的端部，另一端抵靠第二擋塊（4）。

4.根據權利要求2所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述第一擋塊（7）塊背向壓電疊堆陣列（8）的表面設有凹弧，主軸桿（2）的端部為與該凹弧對應的凸弧。

5.根據權利要求1所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述主軸桿（2）包括端部的膨脹段（22）和主體段（21），膨脹段（22）直徑大于主體段（21）直徑。

6.根據權利要求2所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述直線軸承（6）設于膨脹段（22）與外套筒（9）之間，預緊彈簧（5）一端抵靠膨脹段（22）突出的平臺處。

7.根據權利要求1所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述主軸桿（2）末端伸出外套筒（9），末端設有連接盤（1）；所述上、下平臺上設有用于固定連接盤（1）的連接座（12）；所述連接盤（1）與主軸桿（2）垂直，所述連接座（12）表面呈傾斜狀。

8.根據權利要求1所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，其特征在于，所述上平臺（11）下表面設有檢測單元以及控制單元；

所述檢測單元包括與阻尼器數量對應的加速度傳感器（14），用于檢測振動信號；

所述控制單元包括壓電疊堆驅動器、壓電疊堆控制器及工控機；工控機根據接收的振動信號和內部的控制算法輸出控制信號，控制壓電疊堆驅動器；壓電疊堆驅動器將接收到的控制信號處理后輸出驅動信號，驅動運動桿內的壓電疊堆工作。

9.一種基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺的控制方法，其特征在于，基于權利要求1~8任一項所述的基于智能壓電陣列的微振動抑制平臺，所述控制方法基于多目標模糊控制算法，具體包括以下步驟：

（1）以各壓電疊堆實際位置與其期望位置之間的偏差和偏差變化率為輸入，以所述壓電疊堆專用控制器輸入電壓變化量為輸出；

（2）采用模糊約束的梯形分布隸屬函數實現對各輸入量和輸出量的模糊化處理；建立因素集和評判集，通過因素集到評判集的模糊映射建立單因素模糊評判矩陣；

（3）針對因素集建立權重集，最終建立模糊綜合評價集，依此建立模糊輸入量與輸出量之間的模糊關系；

（4）根據該模糊關系采用模糊推理得出控制器輸出量的模糊值；

（5）通過解模糊器將模糊量轉化為精確量輸出給所述壓電疊堆控制器，實現各壓電疊堆的精確控制。