[發明專利]一種應用于機械振動系統的兩自由度主動抑制裝置及方法

在審

• 申請號: 202110253222.4
• 申請日: 2021-03-04
• 公開（公告）號: CN112855837A
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發明（設計）人: 李鵬濤;代海;王戈戰;張彥峰;寧曉峰
• 申請（專利權）人: 西安艾科特聲學科技有限公司
• 主分類號: F16F15/02
• 分類號: F16F15/02;F16F15/03;F16F15/067
• 代理公司: 北京天盾知識產權代理有限公司 11421
• 代理人: 劉桐

本發明公開了一種應用于機械振動系統的兩自由度主動抑制裝置及方法，裝置包括振動主動控制數據采集運算部分、功率放大部分、振動主動控制執行機構；方法如為：采用的控制軟件建立在FPGA上的基于自適應反饋控制算法的核心控制程序、振動主動測控軟件；核心軟件通過控制算法實現執行機構驅動信號的計算，振動主動測控軟件完成振動信號的檢測、試驗過程調試、通信協調控制等功能；與現有振動控制技術相比，本發明沒有復雜繁瑣的機械執行機構，結構簡單、響應速度快，通過控制系統提供的信號即可進行實時的高精度控制；與現有振動控制技術相比，本發明的控制系統采用了濾波自適應控制算法和數字信號處理技術，靈敏度高，控制過程可靠穩定。

技術領域

本發明具體涉及機械振動抑制技術領域，具體地說是一種應用于機械振動系統的兩自由度主動抑制裝置及方法。

背景技術

振動大小是影響機械設備性能的重要因素，有效的降低機械振動對于提升機械設備的性能而言無疑是具有重要意義。在實際工程中采用包括吸振、隔振、消振、阻振以及結構修改等一系列方法來進行結構減振，這些方法歸納起來可分為振動的主動控制和被動控制。被動控制不需要外界能量的輸入，減振裝置結構簡單，易于實現，兼具經濟性和可靠性的特點，因此在實際工程中得到了廣泛的應用。但是被動減振具有天然的不可逾越的缺陷，例如當減振系統結構確定以后，減振效果也隨之確定，對于外擾頻率變化激勵力引起的振動，減振效果不佳；隨著人們對于振動控制精度越來越高的要求，人們開始尋求新的更為有效的減振技術，此時振動主動控制技術由于具有減振效果好、有效減振頻帶寬等優勢，很自然成為人們關注的對象。通常情況下機械系統的振動是在一定的頻帶范圍內，且振動也存在于多個方向。根據機械振動理論，多方向的變頻振動需要兩個或這兩個以上的動力減振裝置才能實現復雜激勵條件下的高效減振。而以往的動力減振裝置多以單軸向為主，減振效率有限；基于此需求，本發明提出了一種可應用于機械振動的兩自由度主動振動控制裝置。

現有的CN108155773B是一種可調諧式兩自由度振動主動控制裝置，它由殼體、共振裝置、固有頻率調節裝置、耗能裝置等組成。其中共振裝置包括永磁體、磁鐵以及連接他們的柔性連接桿；固有頻率調節裝置由步進電機、雙向滾珠滑動絲杠、可移動支撐梁等部分組成。在CN108155773B中，固有頻率調節裝置接受來自單元內加速度傳感器的實時信號，通過控制系統的DSP計算處理后，控制系統通過對步進電機進行調整，進一步帶動滑動絲杠來調節柔性連接桿參與振動長度的目的，進而達到改變固有頻率、實現對于減振對象振動控制的目的。

但是由于該振動控制裝置在振動主動控制過程中，具有較多的機械結構，執行機構亦比較復雜，因此整個系統傳遞函數的不可控性及非線性度大幅增加，從而造成系統的控制難度和精度增強；此外，由于受到雙向滾珠滑動絲杠運動過程中的變形、部件加工精度、步進電機旋轉精控制等多方面的因素影響，整個自調諧兩自由度電磁吸振器系統的控制精度也會受到影響，這對于微小幅度的振動精確控制是不利的。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種應用于機械振動系統的兩自由度主動抑制裝置及方法。

一種應用于機械振動系統的兩自由度主動抑制裝置，包括振動主動控制數據采集運算部分、功率放大部分、振動主動控制執行機構；其中：

振動主動控制數據采集運算部分包括兩個三軸向的加速度傳感器、控制器、帶有控制軟件的計算機；

功率放大部分包括輔助電源、一個多通道功率放大器；

振動主動控制執行機構包括殼體，所述殼體內設置有永磁鐵動子組件，所述永磁鐵動子組件數量有三個，一個垂直設置、另外兩個位于兩側且水平設置，所述殼體通過高導磁外殼分為3個腔室，每個腔室設置一個永磁鐵動子組件；所述永磁鐵動子組件包括永磁鐵動子、光滑導桿，所述光滑導桿穿過永磁鐵動子并可相對滑動，光滑導桿上套有彈簧，彈簧一端與殼體內壁連接，另一端與連接鎖緊螺母；光滑導桿兩端部固定在殼體內壁，所述永磁鐵動子周圍設置有電磁線圈，在電磁線圈通電時，形成交變磁場，永磁鐵動子在交變磁場作用下上下運動，對外輸出加速度。