[发明专利]带电流补偿控制的电动振动台振动中心控制器

说明书

技术领域

本发明涉及力学环境试验设备，具体涉及一种带电流补偿控制的电动振动台振动中心控制器。

背景技术

电动振动试验台(以下简称振动台)是一种对试件进行振动模拟试验的试验设备。通过振动试验可以评定一个产品的抗震性能，为考核该产品的质量与设计提供合理的依据。因此，电动振动试验台被广泛应用于航空、航天、航海、船舶、汽车、电子、通讯、家电和仪器仪表等行业。

电动振动试验台是利用电磁振动原理设计的，其结构主要由台体(磁缸、磁缸盖、中心磁极和磁缸底)、励磁线圈、动圈、支撑与导向装置、冷却装置以及驱动电路等几部分组成。其中动圈主要由工作台面与绕制在工作台面骨架上的驱动线圈构成；驱动电路主要由给定信号源(通常为控制仪)和功率放大器构成，驱动电路给驱动线圈提供电能。振动台工作时，向励磁线圈中注入直流电流，在台体的工作气隙中会产生一个恒定的磁场，向位于工作气隙中的驱动线圈注入交变电流。根据电磁感应定律，驱动线圈会围绕某一振动中心带动工作台面做往复振动。

振动台在工作状态下，如何设定与保持动圈振动中心的位置是十分重要的。目前国内外振动台厂商采用较多的是静态控制器与动态控制器。

静态控制器主要是利用机械性的悬挂支撑装置控制台面的振动中心。机械性悬挂支撑装置一般由吊住动圈上部的弹性悬挂件和补偿支撑于动圈底部的空气弹簧或增压气室构成。静态控制器通过位移传感器判断动圈中心位置，并通过对空气弹簧或增压气室的充气与放气控制来控制动圈的中心位置。静态控制器受振动台工作原理制约，仅在试件装载的过程中和振动台高频运行的过程中比较有效，对于振动台低频运行时中心位置的控制无能为力。当振动台工作在位移区及速度区时(低频区域)，动圈骨架(导体)在磁场中运动会产生电动势(发电效应)，该电动势经动圈骨架形成电流回路，该电流在工作气隙中将产生阻碍动圈运动的反作用力，该作用力会造成动圈中心位置动态飘移。实践证明静态控制器对于动圈中心位置的动态飘移是无能为力的。

为了克服动态飘移，振动中心的动态控制器应运而生。它通过位移传感器判断动圈的中心位置，让功率放大器在驱动线圈中额外地注入一个电流，使动圈产生一个额外的控制力来抵消反作用力，从而限制动圈的漂移，使动圈中心位置保持不变。

动态与静态控制器的应用有效控制了振动中心位置，但实际应用存在两大问题，首先动态控制器采用电-磁-力的转换控制方式，过渡过程非常短暂，通常在毫秒级，而静态控制器采用充放气方式控制，其过渡过程较长，通常在秒级，所以动态控制器的作用效果远大于静态控制器，一旦动态控制器进入工状态，静态控制器就失去了作用。若支撑气囊或气室漏气，当关闭功率放大器时(动态控制器通过功率放大器来实现，一旦关闭功率放大器，动态控制器立即失去作用)，会造成动圈下冲，当试件质量很大时会造成动圈与被测试件严重损坏。当前国内大推力振动台多采用气密结构，要保证整个增压气室严格不漏气非常困难，同时大推力振动台的试件质量有时达数千公斤，且一般为昂贵的卫星、导弹等，一旦出现类似事故，后果不堪设想。其次动态控制器采用电-磁-力的转换控制方式，动圈中始终有直流电流(直流电流正比于振动台试验产品的重量)，使动圈发热，冷却恶化，如果动圈被卡，甚至烧坏动圈。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种电动振动台振动中心控制器，它将静态控制器与动态控制器合二为一，通过补偿控制电路解决静态控制器与动态控制器之间的冲突，从根本上解决上述问题，实现对振动中心位置进行有效的平衡控制。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

具有电流补偿控制的电动振动台振动中心控制器，包括静态控制器和动态控制器，其特征在于该振动中心控制器还包括一电流补偿控制电路，该电路通过一电流传感器检测动圈中通过的电流，并输出反映动态平衡控制所需电流大小与方向的直流信号，该直流信号被输入到静态控制器。

所述振动中心控制器通过位移传感器检测与位移转换器之间的距离，输出间接反映动圈位移量的电压信号，并与给定参考电压相减，经低通滤波器滤除交流成分后分为两路，一路输入到动态控制器进行动态平衡控制，另一路输入到静态控制器进行静态平衡控制。

所述位移传感器采用非接触式位移传感器。

所述位移转换器刚性固定在动圈的外侧面，所述位移传感器固定在磁缸盖上，其探头面对位移转换器。

所述动态控制器主要由一与驱动线圈电连接的功率放大器组成。