[发明专利]一种验证主动控制方法隔振效果的实验平台

说明书

技术领域

本发明涉及振动检测领域，特别是涉及一种用于实验验证与比较评估主动控制方法隔振效果的通用实验平台。

背景技术

振动是工业生产和人们生活中极其常见的物理现象，随着科学技术尤其是超精密设备的发展，人们对振动环境、产品与结构的振动特性的要求越来越高。振动主动控制是指在振动控制过程中，根据所检测到的振动信号，应用一定的控制策略，经过实时计算，进而驱动作动器对控制目标施加一定的影响，把系统的振动水平限制在最小限度或最小允许程度。由于其抑制振动效果好、适应性强等优点，正越来越受到人们的重视。

对于振动系统主动控制的研究大多集中在对隔振系统的主动控制算法的研究和开发，大部分算法停留在模拟与仿真的层面上，没有进行实验的验证。然而在工程应用中由于各种噪声干扰以及未知量的存在，实际隔振效果未必理想。

采用通用实验平台对各种主动控制方法进行测试是比较评估不同方法的有效途径。在同一个实验平台上验证各种控制方法达到的隔振效果，不仅能够激发对各种技术的优势、局限性和发展的讨论，而且可以帮助工程人员根据测试和评估结果选择自己需要的算法，有利于算法的应用和推广。

现有的主动控制隔振实验平台，从设计上是为了某一个确定的应用环境而设计的，目标是达到最优的减振效果，不适合作为通用实验平台，对不同算法进行实验验证与比较评估。如常见的多自由度耦合的主动隔振平台，其机械结构复杂，对算法有较高的要求，多自由度耦合的特性导致其仅适用于一些特定的主动控制算法，并不适用于各算法之间效果的对比。现有的单自由度的隔振器，为了达到最优的隔振效果，大多数隔振器采用主被动一体的方式，在系统中加入了被动减振的装置，比如橡胶垫等阻尼元件，最终获得的隔振效果是被动减振装置和主动隔振算法共同作用的结果，因此，现有的单自由度的隔振器也不适用于验证不同算法的隔振效果。而且现有的隔振器所用元件一般是为保证工程实用而选，比较复杂，而且线性度不高，存在未知量，虽然针对这种非线性、未知系统已经设计了很多算法比如模糊控制等，但用这种系统作为通用实验平台去评价各种算法是不合适的。

因此，如何设计一个通用的实验平台，对不同的主动控制算法的隔振效果进行实验验证，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种验证主动控制方法隔振效果的实验平台，能够对不同的主动控制算法的隔振效果进行实验验证。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种验证主动控制方法隔振效果的实验平台，所述实验平台包括：力传感器、支承板、浮动板、作动器、直线轴承、轴支座、刚度组件、激振器和控制器，其中，

所述刚度组件包括：竖直轴、第一弹簧、第二弹簧、挡环及螺母；

所述支承板的下表面设置有所述力传感器，所述支承板的上表面设置有所述作动器，在所述支承板的上表面以所述作动器为中心对称设置有两个所述轴支座，在所述作动器上设置有所述浮动板，所述激振器对应所述浮动板设置，所述激振器输出的扰动力作用到所述浮动板上，在所述浮动板上对应所述轴支座的位置分别设置有所述直线轴承，各所述竖直轴依次穿过所述第一弹簧、所述直线轴承、所述第二弹簧、所述挡环及所述轴支座，并与所述支承板固定连接，在各所述竖直轴的顶端设置有螺纹，螺母通过与所述竖直轴螺接使所述第一弹簧和所述第二弹簧均处于压缩状态；

所述控制器分别与所述力传感器和所述作动器连接，所述控制器用于根据所述力传感器检测的残余力确定补偿信号，并根据所述补偿信号调整所述作动器输出的作动力，其中，所述残余力为所述激振器发出的扰动力与所述作动器发出的作动力相互抵消后支承板所受的残余力。

可选的，所述控制器还用于根据所述残余力确定所述支承板的振动等级。

可选的，所述作动器为音圈电机。

可选的，所述音圈电机的定子与所述支承板固定连接，所述音圈电机的动子与所述浮动板固定连接。

可选的，所述实验平台还包括固定底座，所述力传感器设置在所述固定底座上。

可选的，所述实验平台还包括驱动器，所述驱动器分别与所述控制器和所述作动器连接，用于产生与所述补偿信号对应的驱动电流，并将所述驱动电流输送给所述作动器。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：