[发明专利]一种智能化主动隔振单元的实时控制系统

说明书

技术领域

本发明属于工程隔振领域；涉及一种对智能化主动隔振单元进行实时控制的系统。

背景技术

随着超精密加工、超精密测量技术以及航天技术的发展，微幅、超微幅振动的影响变得十分突出，尤其是亚微米以下的超精密加工更需要超静环境作保障，因此研究微幅、超微幅的主动隔振具有十分重要的意义。同时，无论是大型化航天器结构、大型模块化的空间站、太阳能电池板、卫星天线、还是光学系统及其支撑体结构，对隔振结构的承载能力提出了更高的要求，即在低频、大载荷作用下要求平台的振动幅值控制在微米量级。

然而，目前的智能化主动隔振单元在承载力和隔振精度两方面却难以两全。随着智能化主动隔振单元承载力的增加，隔振精度往往受其影响有着较大的差别。此外，现有的智能化主动隔振单元控制系统多由工业控制机、A/D和D/A卡组成，整个控制系统体积庞大，抗干扰能力差，操作复杂，且不具有快速控制功能。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对现有的智能化主动隔振单元的应用问题，提供一种快速、实时的高精度主动振动控制系统；通过本发明的实时主动振动控制系统能够实现二输入二输出智能化主动隔振单元在大载荷(100kg以下)、低频(120Hz以下)、微幅振动(平动微米计，转动微弧度计)范围内得到有效控制，能够得到具有高精度和理想动态特性的隔振性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案：一种智能化主动隔振单元的实时控制系统，包括：智能化主动隔振单元、基座、DSP振动控制卡、压电式加速度传感器、信号采集装置和信号调理装置，智能化主动隔振单元固定于基座上，当基座受到振源扰动时，信号采集装置采集压电式加速度传感器检测来自振源传递到智能化主动隔振单元垂直平面与水平平面的2路误差信号，以及1路振源信号进入DSP振动控制卡接口；DSP振动控制卡控制A/D转换器采集这3路信号进入DSP振动控制卡；再通过控制算法进行实时分析和控制计算，将待控制的2路数字信号输出到D/A转换器转换为模拟信号，经信号调理装置处理后输出至智能化主动隔振单元中的水平方向与垂直方向2根超磁致伸缩作动器，使作动器产生相应的伸长或收缩，从而使智能化主动隔振单元在水平方向与垂直方向保持相对稳定，再通过2个压电式加速度传感器检测误差信号，进而再通过信号采集装置反馈到DSP振动控制卡中，如此反复进行，实现对智能化主动隔振单元的主动振动控制。

所述信号采集装置由电荷放大器和滤波器组成，电荷放大器和滤波器中各通道为对应连接，电荷放大器的输入端连接压电式加速度传感器，电荷放大器的输出端与滤波器的输入端连接，滤波器的输出端与DSP振动控制卡的A/D转换器输入接口相连。

所述的电荷放大器可选取DLF—6四合一功能放大器，滤波器选取DH3766型程控抗混滤波器。

所述信号调理装置由滤波器和功率放大器组成，滤波器和功率放大器中各通道对应连接；滤波器的输入端与DSP振动控制卡的D/A转换器输出接口连接，滤波器的输出端与功率放大器的输入端连接，功率放大器的输出端与智能化主动隔振单元的2个超磁致伸缩作动器的引线插头端连接。

所述的滤波器选取DH3766型程控抗混滤波器，功率放大器选取KEPCO36—6型功率放大器。

所述的DSP振动控制卡包括DSP电路、电源管理电路、时钟电路、同步动态随机存储器SDRAM、快擦写存储器Flash ROM、RS232串口通讯电路、A/D转换器、D/A转换器、CPLD逻辑时序控制电路，电源管理电路为DSP电路提供稳定的供电电路，使DSP电路能够正常工作；时钟电路为DSP振动控制卡提供周期性的时钟信号；SDRAM用作存储数据；FlashROM用作存储启动程序、控制算法和硬件配置信息；RS232串口通讯电路分别与DSP电路和上位计算机相接，用于将信号传至上位计算机，便于计算机进行后续的处理；A/D转换器，它与DSP电路相接，将输入的模拟信号转换成数字信号；D/A转换器，与DSP电路相接，将数字信号转换成模拟信号；CPLD逻辑时序控制电路分别与DSP电路、A/D转换器和D/A转换器相接，用于A/D转换器和D/A转换器的逻辑时序控制。

所述压电式加速度传感器分别安装于智能化主动隔振单元水平上平面内侧与垂直平面外侧，且分别与智能化主动隔振单元内部水平方向与垂直方向的2个超磁致伸缩作动器平行，并靠近超磁致伸缩作动器输出杆安装。