[发明专利]一种具有虚拟质量的惯性作动器

说明书

本发明公开了一种具有虚拟质量的惯性作动器，它包含惯性作动器、控制模块；惯性作动器包含下端底板、支撑梁、线圈、永磁体和薄弹簧钢条；线圈固定在下端底板的上部，永磁体固定在薄弹簧钢条的下部，薄弹簧钢条设在下端底板的上方；薄弹簧钢条、下端底板之间通过支撑梁连接；控制模块包含加速度传感器、信号放大电路和功率放大电路；加速度传感器设在薄弹簧钢条的中部，加速度传感器与信号放大电路、功率放大器、线圈相互串联，构成完整回路；本发明在不增加惯性作动器尺寸和物理质量的情况下，只需要通过调节信号放大电路的增益即可增加惯性作动器的虚拟质量，从而降低其固有频率，响应快速，可靠性高。

技术领域

本发明涉及结构振动控制技术，具体涉及一种具有虚拟质量的惯性作动器。

背景技术

惯性作动器由于结构简单，价格相对低廉和易于实施，在机械工程、航空航天、交通运输领域的振动控制中作为得到执行机构了广泛应用，目前已成为控制振动的重要手段之一。

惯性作动器不需要额外支撑就能够在被控结构的振动方向产生控制力，典型的惯性作动器包括电磁、电动和压电式。

惯性作动器的质量对结构振动控制效果有重要影响，其质量越大，固有频率就越低，则对受控结构的低频控制效果越好。但是惯性作动器的质量增加会使得其尺寸增加，并且有可能会改变受控结构的动态特性。

然而，目前的惯性作动器普遍通过降低刚度的方法来降低其固有频率，如在申请号为201611203638.0的发明专利申请中采用增加支撑部件来降低惯性作动器的刚度，增加惯性作动器的低频出力。F.Braghin等(A low frequency magnetostrictive inertialactuator for vibration control.Sensor and Actuator A:Physical.2012,180:67-74)通过增加永磁体数量和优化弹簧设计，把惯性作动器的固有频率从1260Hz下降到167Hz。

针对目前在降低惯性作动器固有频率设计时，存在结构复杂、使用不便和体积较大的缺点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种结构简单、通过反馈控制电路增加虚拟质量的惯性作动器。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：它包含惯性作动器、控制模块；

所述的惯性作动器包含下端底板、支撑梁、线圈、永磁体和薄弹簧钢条；线圈固定在下端底板的上部，永磁体固定在薄弹簧钢条的下部，薄弹簧钢条设在下端底板的上方；薄弹簧钢条、下端底板的两侧通过两条支撑梁相互固定连接；

所述的控制模块包含加速度传感器、信号放大电路和功率放大电路；加速度传感器设在薄弹簧钢条的中心位置，并与信号放大电路输入端连接，信号放大电路输出端与功率放大器输入端连接，功率放大器输出端与线圈连接，构成完整回路。

进一步地，支撑梁的两端与薄弹簧钢条、下端底板通过焊接固定或通过螺栓固定；

进一步地，线圈整体为圆环结构，永磁体整体为圆柱体结构，线圈的内径大于永磁体的外径；

进一步地，线圈与永磁体的轴心相互重合；

进一步地，加速度传感器与薄弹簧钢条粘接连接；

进一步地，薄弹簧钢条的横截面为长方形。