[发明专利]一种阻尼刚度可控的双自由度振动主动控制平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种振动控制平台，具体涉及一种阻尼刚度可控的双自由度振动主动控制平台。

背景技术

振动控制平台广泛的应用在航天航空、土木结构等领域，实现振动的控制，消除对结构的危害。目前振动控制平台主要有被动控制平台和主动控制平台，但被动控制灵活性差，对突发环境的适应性差。主动控制平台由于其适应性强且控制效果好，而成为振动控制研究的重点。以往振动控制主要应用到一些耗能材料和压电材料，而且大多数情况下阻尼材料用的是油阻尼和橡胶阻尼，系统阻尼和刚度调控不方便，且控制方向单一。由于航空航天技术的发展，对实现小范围内偏转的支撑结构，不仅提出了高分辨率的要求，还要求结构具有微小型化的要求。柔性铰链具有体积小、无机械摩擦、无间隙、运动灵活等优点，柔性铰链机构利用了弹性材料微小变形及其自回复的特性，消除了传动过程中的空程和机械摩擦，能获得超高的位移分辨率。而且柔性铰链的运动精度高，线性度好。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种阻尼刚度可控的双自由度振动主动控制平台，采用电磁式传感器，电阻尼和电刚度作动器，实现对角速度检测和作动，结合柔性铰链以及厚度可变的弹簧片，来实现阻尼和刚度可量控，实现结构在x和y方向的双自由度振动主动控制。

为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：

一种阻尼刚度可控的双自由度振动主动控制平台，包括通过柔性铰链10连接的十字梁骨架2和正方形底座11，所述十字梁骨架2的十字梁分布在正方形底座11的对角线方向，在十字梁骨架2正中位置安装有结构柱1，在十字梁骨架2对角顶端下部和正方形底座11间分别连接有传感器3和作动器5，四个限位柱6分别置于十字梁骨架2的十字梁和正方形底座11间且靠近传感器3或作动器5的对称位置，所述限位柱6与十字梁骨架2的十字梁间留有预设间隙，四个配重块4分别固定在传感器3或作动器5与限位柱6间的十字梁骨架2的十字梁下部，在限位柱6和柔性铰链10间十字梁骨架2的十字梁下部对称位置设置有限扭弹簧片9。

所述限扭弹簧片9通过其两端的挂钩7分别和与十字梁骨架2的十字梁或正方形底座11连接的连接件8相连。

所述传感器3包括镀锌铁槽18，置于镀锌铁槽18底部的永磁铁15，置于永磁铁15上的镀锌铁芯17，薄壁圆筒16插入镀锌铁槽18和镀锌铁芯17之间的间隙中，在薄壁圆筒16的外壁上缠绕传感线圈14，传感线圈14处于镀锌铁槽18和镀锌铁芯17之间的磁场中，传感线圈14的引出线通过贴附于其上部的薄壁圆筒16表面的接线端子13和外部的控制及放大器部分相连，在薄壁圆筒16的顶部设置有连接台12，所述传感器3通过连接台12与十字梁骨架2相连接，通过镀锌铁槽18固定在正方形底座11上。

所述作动器5的其他结构同传感器3，区别仅在于：在薄壁圆筒16的外壁上从里到外分别缠绕有阻尼线圈19和刚度线圈20，所述阻尼线圈19和刚度线圈20的引出线通过贴附于其上部的薄壁圆筒16表面的接线端子13和外部的控制及功率放大器部分相连。

所述结构柱1、十字梁骨架2、配重块4、限位柱6、挂钩7、连接件8、限扭弹簧片9、柔性铰链10、正方形底座11和连接台12的材料均为经过防腐处理的金属。

所述薄壁圆筒16为塑料薄壁圆筒。

所述塑料薄壁圆筒为PVC薄壁圆筒。

本发明和现有技术相比，具有如下优点：

1、由于十字梁骨架2和正方形底座11之间是通过柔性铰链10连接，从而实现了平台在x和y两个自由度上能够发生微小的振动，由于柔性铰链10线性度好，平台的振动范围小，所以可以认为这种振动是完全线性的。结构柱1的振动带动十字梁骨架2振动，正方形底座11上固定有限位柱6，限位柱6与十字梁骨架2之间有一个小的间隙，可以防止振动过程中十字梁骨架2振动幅度太大而损坏柔性铰连10。在十字梁骨架2的对角上分别对称安装传感器3和作动器5，传感器3检测相应自由度方向的振动信号，经过控制软件计算后得到控制信号作用在作动器5上，由于底座上两对角线方向分别对称安装了传感器3和作动器5，从而实现了x和y两个自由度的振动控制。

2、柔性铰链10可以允许十字梁骨架2产生微小转动，限位柱6可以防止十字梁骨架2的大幅振动，通过弹簧片9可以限制十字梁骨架2绕中心轴的转动，同时更换不同的弹簧片9可以改变平台的初始刚度。通过配重块4可以调节十字梁骨架的平衡，并且改变不同的配重块4可以在保证十字梁骨架2平衡的前提下改变平台转动惯量，从而改变其固有频率。