[发明专利]无角位移主被动复合式减振系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种光电精密仪器检测领域，特别涉及无角位移主被动复合式减振系统及其方法。

背景技术

安装在飞机、车辆、船舶等运动载体上的光电精密测量设备为确保正常工作和测量精度，对振动环境的要求非常高。一方面，载体传递到设备的振动要控制在允许范围内；另一方面，必须避免载体振动引起的设备角姿态变化，使设备的光轴始终稳定在被测量目标上，从而保证设备测量精度。

目前，光电精密测量设备的减振主要采用被动减振方法，即使用弹簧、阻尼被动减振器隔离载体传递到设备的振动。被动减振对高频振动具有较好的隔离效果，但对低于系统固有频率的低频振动无减振效果，甚至产生放大振动的负效果。主动减振方法引入反馈或自适应前馈控制，通过提取设备的振动信息，并按照设计的主动减振算法计算出控制量，经功率放大等环节后驱动主动减振器，在设备上产生一个与振动力幅值、频率相同、相位相反的作用力，从而抵消设备的振动，实现主动减振的目的。与被动减振相比，主动减振可以有效减小载体传递到设备的低频振动，提高振动隔离度。

目前，光电精密测量设备多通过四个被动减振器与载体连接，由于每个减振器的参数存在差异，载体振动力在减振器安装位置的分布也不相同，造成各位置处载体和设备间相对距离不相同，使设备产生了相对角位移，影响了设备的测量精度。有学者和工程技术人员尝试通过限制减振器其它方向的运动自由度，仅保留z向平移自由度的方式解决角位移问题，但在载体振动大、分布不均的情况下，减振器作用杆会受到很大的扭曲力，出现变形、弯曲等情况，存在设备损坏的风险。

基于平面连杆机构原理的平行四边形机构无角位移减振器，以及中国发明专利1640704A公开的摇杆滑块机构无角位移减振器，能够避免复杂振动环境下光电精密测量设备产生相对角位移，但结构复杂、体积较大，使用和维护不易。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种无角位移主被动复合式减振系统及其方法，该系统结构简单，同时具备设备减振和避免角位移的功能，使设备光轴始终稳定在被测量目标上，保证了测量精度。

本发明解决技术问题所采用的技术方案如下：

无角位移主被动复合式减振系统，该系统包括：主被动减振器、加速度传感器、位移传感器、数据处理单元、控制单元、功率放大单元和载体；主被动减振器产生主动减振力，在被动减振的基础上进一步降低载体传递到被减振设备的振动；加速度传感器测量被减振设备的加速度；位移传感器测量载体和被减振设备间的相对距离；数据处理单元接收加速度传感器和位移传感器的发出的加速度信号和位移信号后，传递给控制单元，控制单元输出信号经功率放大单元驱动主被动减振器，带动被减振设备移动到设定位置；主被动减振器和位移传感器放置在载体上，被减振设备放置在主被动减振器上端，加速度传感器放置在被减振设备上方；加速度传感器和位移传感器分别与数据处理单元连接，数据处理单元与控制单元连接，控制单元与功率放大单元连接，功率放大单元与主被动减振器连接。

无角位移主被动复合式减振系统的减振方法，减振方法包括如下步骤：

步骤一：设定被减振设备的期望振动加速度为0，实际加速度由加速度传感器测量；设定载体和被减振设备的期望相对距离为固定值，实际距离由位移传感器测量；

步骤二：实际加速度和期望振动加速度之差，经由数据处理单元处理后，传输到控制单元；期望相对距离和实际距离之差经由数据处理单元处理后，传输到控制单元；

步骤三：控制单元利用两路输入信号产生控制信号并输出，经功率放大器放大后驱动主被动减振器，主被动减振器在被减振设备上产生主动减振力，抵消或减小载体传递到被减振设备上的振动力，并带动被减振设备移动到设定位置。

本发明的有益效果是：本发明通过主动减振和被动减振相结合的方式降低载体传递到光电精密测量设备的振动，通过位移控制使设备的安装点与载体间的相对距离相同，消除设备的相对角位移。并且结构简单，体积较小，使用简易。

附图说明

图1本发明无角位移主被动复合式减振系统的结构图。

图2本发明无角位移主被动复合式减振系统的三维空间布置图。

图3本发明无角位移主被动复合式减振系统主被动减振器的主视剖视图。

图4本发明无角位移主被动复合式减振系统的工作示意图。

图5本发明无角位移主被动复合式减振系统的主被动复合减振系统与被动减振系统的振动力传递率曲线对比。