[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

摘要

本发明公开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，主被动混合隔振系统包括气囊隔振器、置于气囊隔振器中的磁悬浮作动器、功率放大器、控制器、充放气单元。方法基于磁悬浮作动器间隙位移发生变化而引起磁路中磁阻发生变化，从而导致线圈中的电感发生变化来实现位移的自检测。通过向磁悬浮作动器线圈通入高频小信号，经过解调滤波得到作动器衔铁的位移，通过控制对气囊进行充放气并行气隙的整。本发明实现了混合隔振系统中位移传感器的功能，使作动器不仅仅作为输出力的装置，而且可通过向线圈注入高频小信号，通过滤波解调检测衔铁的位移，精确得到每个作动器的位移，增强可靠性，降低成本；使混合隔振系统简化，可靠性得到增强。

主权项

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，其特征在于：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；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ic(t)+i1(t)；作动器两端的电压为u2(t)，且u2(t)＝(jω0L+Rc)(i1(t)+ic(t))  (1)式中，Rc为线圈电阻，L为线圈电感，ω0为高频小信号的频率，其中高频小信号i1(t)＝Imcosω0t，Im为高频小信号i1(t)的峰值大小，推导作动器线圈的电感，L=2μ0a1a2ba1+a2N21(μ0HchmBr+x)---(2)]]>其中，hm为永磁体的高度,a1为外侧的磁极宽度,a2为中间侧磁极宽度的一半,b为铁芯厚度,N为线圈的匝数,Hc为永磁体材料的矫顽力，Br为剩磁，μ0为真空磁导率，x为气隙位移的大小；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u3(t)=2μ0ja1a2bω0a1+a2N2p(1-xmp)(Imcosω0t)---(4)]]>式中xm为气隙波动量，p为常量且其中x0为平衡位置处的气隙位移；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u4(t)=2μ0a1a2bω0a1+a2N2p(1-xmp)Im1+cos2ω0t2---(5)]]>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u5(t)号并输入到控制器中，与衔铁位移成正比的电压信号u5(t)，u5(t)=μ0a1a2bω0a1+a2N2p(1-xmp)Im=μ0a1a2bω0a1+a2ImN2p-μ0a1a2bω0(a1+a2)p2N2Imxm---(6)]]>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。