[发明专利]一种自调谐低功率作动器、主动控制系统及控制方法

权利要求书

1.一种自调谐低功率作动器，包括罩体(10)、导磁体(20)、线圈、质量块(30)和导向杆(60)，其特征在于，所述导向杆(60)固定安装于罩体(10)内；所述质量块(30)包括环形永磁铁(31)，所述环形永磁铁(31)包括同轴间隔设置的永磁铁内段(311)与永磁铁外段(312)，永磁铁内段(311)套装于导向杆(60)上并能相对导向杆(60)轴向移动，永磁铁外段(312)套装于永磁铁内段(311)外；所述导磁体(20)安装于永磁铁内段(311)与永磁铁外段(312)之间的间隙中，并与罩体(10)固定连接，导磁体(20)上缠绕所述线圈；

所述自调谐低功率作动器还包括气囊隔振器组和气源(50)，所述质量块(30)通过气囊隔振器组支撑于罩体(10)内，形成质量弹簧系统；所述气源(50)通过充放气管与各气囊隔振器相连，通过充气或放气调节气囊隔振器的等效刚度，从而调节作动器的固有频率。

2.根据权利要求1所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，所述导磁体(20)包括导磁体上段(21)、导磁体中段(22)、导磁体下段(23)；所述导磁体中段(22)缠绕的线圈比导磁体上段(21)和导磁体下段(23)上缠绕的线圈更密集；所述永磁铁外段(312)内壁向外开设凹槽。

3.根据权利要求1所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，所述气囊隔振器组包括四个气囊隔振器，分别为位于质量块(30)左上方的左上层气囊隔振器(41)、位于质量块(30)右上方的右上层气囊隔振器(42)、位于质量块(30)左下方的左下层气囊隔振器(43)、位于质量块(30)右下方的右下层气囊隔振器(44)。

4.根据权利要求3所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，每个气囊隔振器均配置一个独立的气源(50)，所述气源(50)位于相应的气囊隔振器旁边，安装于罩体(10)内。

5.根据权利要求1所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，所述质量块(30)还包括轭铁(32)，所述轭铁(32)设置于环形永磁铁(31)的底部，分别通过长螺栓(33)与永磁铁内段(311)和永磁铁外段(312)固定连接。

6.根据权利要求1所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，所述罩体(10)包括上端盖(11)、下端盖(12)和外筒(13)，所述上端盖(11)和下端盖(12)分别安装于外筒(13)的顶端和底端；所述上端盖(11)对应所述导磁体(20)的位置设有向下延伸的连接部，所述导磁体(20)固定于连接部的底端。

7.根据权利要求1所述的自调谐低功率作动器，其特征在于，所述罩体(10)内还设有电气接口(70)，用于连接外部控制系统。

8.一种主动控制系统，其特征在于，包括权利要求1-7任一项所述的自调谐低功率作动器、加速度传感器、控制系统和功率放大器；所述加速度传感器布置于所述自调谐低功率作动器的壳体以及振源的隔振装置上，所述自调谐低功率作动器为执行单元接收控制系统的控制信号。

9.根据权利要求8所述的主动控制系统，其特征在于，所述主动控制系统还包括功率放大器，所述功率放大器与控制系统及自调谐低功率作动器相连，将控制系统的输出信号放大后给自调谐低功率作动器。

10.根据权利要求8所述的主动控制系统的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将自调谐低功率作动器的固有频率调至目标调谐频率，固有频率调谐方法为：1)对于单线谱控制需求，线谱频率为单一振源的基频及其倍频，该情况下，只需使作动器与振源基频匹配，因此直接在应用时调谐：将若干个自调谐低功率作动器安装在隔振装置上，主动控制开启前，加速度传感器监测隔振装置上测点的振动信号，同时气囊隔振器缓慢充放气，不断改变自调谐低功率作动器的固有频率，直至固有频率与工况的振源频率匹配时，质量块30振幅剧增，自调谐低功率作动器壳体上的加速度传感器识别到共振，这时停止充放气，自调谐低功率作动器固有频率即已调频完成，将充放气量的数值保存在控制系统中；2)对于多线谱控制需求，调谐频率通过作动器辨识试验确定，用信号发生器经功率放大器给作动器输出被控对象最大的5根线谱的频率成分的单位信号，试验中通过气囊隔振器充放气同步调整作动器固有频率，遍历各固有频率，作动器输出的力的幅值加权和最大时的频率即为目标调谐频率，在试验调试中，确定了不同工况对应的气囊所需的充放气量并保存于控制系统中，然后将调谐后的作动器安装在隔振装置上；

步骤2、通过实时监测隔振装置上的振动测点的信号，即能分析出对应哪个工况，对应实施充放气量，将自调谐低功率作动器调谐至目标调谐频率即可；

步骤3、待自调谐低功率作动器调谐完毕后，打开主动控制按钮，即可实施振动主动控制，此时自调谐低功率作动器以消耗小功率提供大的振动控制力。