[实用新型]一种应用于机械振动系统的两自由度主动抑制装置

说明书

本实用新型公开了一种应用于机械振动系统的两自由度主动抑制装置，装置包括振动主动控制数据采集运算部分、功率放大部分、振动主动控制执行机构；方法如为：采用的控制软件建立在FPGA上的基于自适应反馈控制算法的核心控制程序、振动主动测控软件；核心软件通过控制算法实现执行机构驱动信号的计算，振动主动测控软件完成振动信号的检测、试验过程调试、通信协调控制等功能；与现有振动控制技术相比，本实用新型没有复杂繁琐的机械执行机构，结构简单、响应速度快，通过控制系统提供的信号即可进行实时的高精度控制；控制系统采用了滤波自适应控制算法和数字信号处理技术，灵敏度高，控制过程可靠稳定。

技术领域

本实用新型具体涉及机械振动抑制技术领域，具体地说是一种应用于机械振动系统的两自由度主动抑制装置。

背景技术

振动大小是影响机械设备性能的重要因素，有效的降低机械振动对于提升机械设备的性能而言无疑是具有重要意义。在实际工程中采用包括吸振、隔振、消振、阻振以及结构修改等一系列方法来进行结构减振，这些方法归纳起来可分为振动的主动控制和被动控制。被动控制不需要外界能量的输入，减振装置结构简单，易于实现，兼具经济性和可靠性的特点，因此在实际工程中得到了广泛的应用。但是被动减振具有天然的不可逾越的缺陷，例如当减振系统结构确定以后，减振效果也随之确定，对于外扰频率变化激励力引起的振动，减振效果不佳；随着人们对于振动控制精度越来越高的要求，人们开始寻求新的更为有效的减振技术，此时振动主动控制技术由于具有减振效果好、有效减振频带宽等优势，很自然成为人们关注的对象。通常情况下机械系统的振动是在一定的频带范围内，且振动也存在于多个方向。根据机械振动理论，多方向的变频振动需要两个或这两个以上的动力减振装置才能实现复杂激励条件下的高效减振。而以往的动力减振装置多以单轴向为主，减振效率有限；基于此需求，本实用新型提出了一种可应用于机械振动的两自由度主动振动控制装置。

现有的CN108155773B是一种可调谐式两自由度振动主动控制装置，它由壳体、共振装置、固有频率调节装置、耗能装置等组成。其中共振装置包括永磁体、磁铁以及连接他们的柔性连接杆；固有频率调节装置由步进电机、双向滚珠滑动丝杠、可移动支撑梁等部分组成。在CN108155773B中，固有频率调节装置接受来自单元内加速度传感器的实时信号，通过控制系统的DSP计算处理后，控制系统通过对步进电机进行调整，进一步带动滑动丝杠来调节柔性连接杆参与振动长度的目的，进而达到改变固有频率、实现对于减振对象振动控制的目的。

但是由于该振动控制装置在振动主动控制过程中，具有较多的机械结构，执行机构亦比较复杂，因此整个系统传递函数的不可控性及非线性度大幅增加，从而造成系统的控制难度和精度增强；此外，由于受到双向滚珠滑动丝杠运动过程中的变形、部件加工精度、步进电机旋转精控制等多方面的因素影响，整个自调谐两自由度电磁吸振器系统的控制精度也会受到影响，这对于微小幅度的振动精确控制是不利的。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种应用于机械振动系统的两自由度主动抑制装置。

一种应用于机械振动系统的两自由度主动抑制装置，包括振动主动控制数据采集运算部分、功率放大部分、振动主动控制执行机构；其中：

振动主动控制数据采集运算部分包括两个三轴向的加速度传感器、控制器、带有控制软件的计算机；

功率放大部分包括辅助电源、一个多通道功率放大器；

振动主动控制执行机构包括壳体，所述壳体内设置有永磁铁动子组件，所述永磁铁动子组件数量有三个，一个垂直设置、另外两个位于两侧且水平设置，所述壳体通过高导磁外壳分为3个腔室，每个腔室设置一个永磁铁动子组件；所述永磁铁动子组件包括永磁铁动子、光滑导杆，所述光滑导杆穿过永磁铁动子并可相对滑动，光滑导杆上套有弹簧，弹簧一端与壳体内壁连接，另一端与连接锁紧螺母；光滑导杆两端部固定在壳体内壁，所述永磁铁动子周围设置有电磁线圈，在电磁线圈通电时，形成交变磁场，永磁铁动子在交变磁场作用下上下运动，对外输出加速度。