[发明专利]共振式线谱惯性作动器、主动控制系统及控制方法

说明书

公开了一种共振式线谱惯性作动器、主动控制系统及控制方法，共振式线谱惯性作动器包括其包括外壳、线圈、振子、刚度可调弹簧系统、谐波振荡器和功率放大器，线圈包括线圈骨架和线圈包，线圈骨架固定在壳体内侧，线圈包固定于线圈骨架，振子包括构成磁路的导磁板、提供磁动势的永磁体、导柱和调整振子的整体质量的配重块，导磁板在气隙内形成稳定磁场，刚度可调弹簧系统包括上弹簧片和下弹簧片，通过旋转调整螺栓控制移动支点在弹簧片直径方向的位置以调整刚度，谐波振荡器产生可控的周期性信号以驱动功率放大器，谐波振荡器通过外输入以锁定输出的驱动信号的频率在振子的固有频率附近，功率放大器基于驱动信号进行信号放大进而驱动线圈包。

技术领域

本发明涉及一种振动与噪声控制领域，特别是一种共振式线谱惯性作动器、主动控制系统及控制方法，可用于航空、航天、船舶、车辆等领域的周期性激励的线谱振动主动控制系统中。

背景技术

随着科学技术的不断发展，航空、航天、车辆、船舶等领域的机械设备设计精度大幅提高，使用的振动环境需求越来越严格，因此对设备振动控制效果要求也更高。传统的被动控制，由于其附加质量大，如今已经无法满足现有精密设备对振动控制效果的要求，而具有低频控制效果好、适应性强、附加质量小等优势的振动主动控制技术被广泛采用。然而从实际应用的角度考虑，振动主动控制也有功率驱动设备庞大、耗能高、推质比(推力与质量之比)小等缺点，制约了其发展与应用。

振动主动控制的效果直接取决于执行器与算法。作动器是一种按照确定的控制律对控制对象施加控制力的执行器，是实施主动控制的关键部件。目前，应用于主动控制领域的作动器主要有压电陶瓷作动器、电致伸缩陶瓷作动器、磁致伸缩合金作动器、形状记忆合金作动器、液体作动器和气体作动器等，但这些作动器或是输出位移、力较小，或是响应慢，或是需要强磁场、强电场，且适用场合单一。而电磁作动器具有输出力大、响应快、灵敏度高、适用场合多样等优点，在主动控制领域得到较快的发展。惯性式电磁作动器是电磁作动器的一类，他利用振子惯性力实现力输出，不仅具有传统电磁作动器的优点，而且无需独立支撑，直接附加在受控对象上通过底壳激励提供作动力。惯性式电磁作动器这一特点，可以减少占用空间，使其在诸如汽车发动机减振、浮筏隔振等结构紧凑、安装空间有限的环境下具有比普通电磁作动器更广阔的应用前景。

现有的惯性作动器主要是全频/宽频带设计的需求，例如专利文献201610793397.3公开一种低频补偿的惯性式作动器及其检测方法，主要目的是通过增加运动质量和设计频响函数反向低频补偿器来扩宽作动器的工作频带，实现宽频的设计。专利文献CN103791013公开一种集成式惯性电磁作动器，主要目的是接通电源就能即装即用，减少控制时安装调试时间。专利文献CN203124239U公开一种动磁式惯性式电动作动器，主要目的是在有限的尺寸下，既保证作动器的出力，又使作动器具有良好的疲劳特性，能够承受主动隔振长时间的运行要求。201711084681.4公开了一种串联扩展是惯性式作动器，该方案尽管可以实现大范围内调整作动力，但仍然属于宽频设计，针对具体线谱控制的能量依然较弱。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，特别是现有惯性式作动器推质比低，无法满足对能量集中的周期性振动(线谱振动)实现有效控制的缺陷，本发明提供一种共振式线谱惯性作动器、主动控制系统及控制方法。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现。

本发明的一个方面，一种共振式线谱惯性作动器包括，

外壳，其配置成可直接固定于作动对象上，所述外壳包括壳体、上端盖和下端盖，

线圈，其包括线圈骨架和线圈包，其中，所述线圈骨架固定在壳体内侧，线圈包固定于线圈骨架，