[发明专利]一种主被动混合隔振系统中磁悬浮作动器位移自感知方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械设备隔振领域，尤其涉及机械设备的主被动混合隔振领域，特别涉及一种可以承载设备重量、降低设备的宽频振动传递、控制低频线谱振动、防止设备因倾斜、摇摆、冲击等造成作动器结构损坏的一种抗冲击型主被动混合隔振器。

背景技术

主被动混合隔振系统一般主要由被动隔振器、传感器、作动器、控制器组成。其中，被动隔振器主要用来作为支撑被隔振设备，并且隔离宽频振动；传感器用来检测系统的振动参数，并且将检测到的参数传输到控制器；控制器按照一定的控制策略向作动器输出控制指令，作动器根据控制器的信号输出相应的力。作动器是控制器和被控对象之间联系的纽带，作动器自感知实现了作动器既是执行机构，又是感应机构的功能，简化了系统的结构，增加了系统的可靠性。

现有的《分时压电自感知作动器》(中国专利号200820097755.8)压电片在某一时间段作为传感器而在下一时间作为作动器，在传感器与作动器之间交替切换，时序由计算机或控制器控制，但不能够同时实现传感器与作动器的作用。《一种超磁致伸缩微位移自感知驱动方法及执行器》(中国专利号201210574209.X)基于逆磁致伸缩效应，外力导致超磁致伸缩材料的磁导率变化，即励磁线圈的电感变化，通过测量线圈电感实现力的自感知，但其对外界条件的要求较高，且应用范围在超精密加工与测量方面，应用范围不广。《智能气囊隔振装置》(中国专利号200910063656.7)是一种以气囊隔振器作为弹性元件的智能隔振装置,其利用的传感器为电涡流位移传感器，能够实现高精度的姿态调整，由于其内部没有作动器，只能进行被动隔振，位移检测也只能依靠电涡流位移传感器。《主被动混合隔振器》(中国专利号201210198889.X)、《抗冲击型主被动混合隔振器》(中国201520320165.7)采用气囊隔振器承载设备重量并隔离设备宽频振动，同时由作动器隔离设备线谱振动，具有隔振性能优越，占用空间小、安装方便等优点，但是其姿态调整需要电涡流位移传感器，且只能获得所有作动器的平均间隙位移，作动器只作为执行器来使用。

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种能作为力的输出机构，又能够作为传感器使用，使作动器的智能化程度提高，可靠、稳定的主被动混合隔振系统中磁悬浮作动器位移自感知方法。

本发明目的的实现方式为，一种主被动混合隔振系统中磁悬浮作动器位移自感知方法，所用位移自感知磁悬浮作动器的上盖板、下盖板之间有囊体，囊体内有衔铁、线圈、E型铁芯，E型铁芯与永磁体之间有气隙，在E型铁芯与衔铁之间，有磁通产生，并有磁感线；

线圈接功率放大器，上盖板接充放气控制单元，功率放大器、充放气控制单元接控制器；功率放大器衔铁移动时，气隙发生变化，引起磁路中磁阻的变化，从而导致线圈3中的电感发生变化，进而引起线圈两端的电压发生变化，位移自感知的具体步骤是：

第一步，在线圈端加入幅值小且恒定的高频正弦电压信号，此时，功率放大器输出端输出控制信号和高频小信号的混叠正弦信号i_c(t)+i₁(t)；作动器两端的电压为u₂(t)，且

u₂(t)＝(jω₀L+R_c)(i₁(t)+i_c(t))(1)

式中，R_c为线圈电阻，L为线圈电感，ω₀为高频小信号的频率，其中i₁(t)＝I_mcosω₀t；推导作动器线圈的电感，

所述线圈的加入正弦电压信号的控制电流大于1A，频率小于200Hz，高频小信号的幅值小于20mA，输入信号频率为大于1KHz；

第二步，将作动器两端的电压进行高频滤波，滤除电压中与控制电流有关的电压量，由于高频小信号在线圈电阻上产生的电压是个微小量，加以忽略，得到调幅电压u₃(t)，且

第三步，将调幅电压进行解调，也就是乘以其单位余弦得电压u₄(t)，且

第四步，将解调后的电压进行低通滤波，除去2倍的中心频率成分，可得与衔铁位移成正比的电压信号并输入到控制器中；

与衔铁位移成正比的电压信号u₅(t)，

第五步，控制器通过控制充放气单元对气囊进行充放气并进行气隙的调整。