[发明专利]离心式作动器及其控制方法

权利要求书

1.一种离心式作动器，其特征在于：包括固定安装机构（32）、第一力发生器（30）、第二力发生器（31）和控制系统（29）；

上述固定安装机构（32）包括框架（1），还包括固定在框架（1）内的固定芯轴（3）和安装耳（15），框架（1）通过安装耳（15）安装在被控对象上;

上述第一力发生器（30）包括第一直流无刷电机（2）、第一主动伞齿轮（4）、第一左从动伞齿轮（5）、第一右从动伞齿轮（6）、末端固定有第一左偏心质量（23）的第一左偏心拉杆（7）和末端固定有第一右偏心质量（24）的第一右偏心拉杆（8）；第一左从动伞齿轮（5）和第一右从动伞齿轮（6）分别通过滚动轴承安装在固定芯轴（3）上，第一直流无刷电机（2）通过电机支架固定在固定安装机构（32）上，第一主动伞齿轮（4）与第一直流无刷电机（2）输出轴固连，第一主动伞齿轮（4）分别和第一左从动伞齿轮（5）、第一右从动伞齿轮（6）啮合，第一左偏心拉杆（7）套装在第一左从动伞齿轮（5）上，第一右偏心拉杆（8）套装在第一右从动伞齿轮（6）上；第一直流无刷电机（2）输出轴和固定芯轴（3）垂直，第一左偏心拉杆（7）和第一右偏心拉杆（8）也和固定芯轴（3）垂直，第一左偏心质量（23）和第一右偏心质量（24）绕固定芯轴（3）共轴旋转；

上述第二力发生器（31）包括第二直流无刷电机（9）、第二主动伞齿轮（10）、第二左从动伞齿轮（11）、第二右从动伞齿轮（12）、末端固定有第二左偏心质量（25）的第二左偏心拉杆（13）和末端固定有第二右偏心质量（26）的第二右偏心拉杆（14）；第二左从动伞齿轮（11）和第二右从动伞齿轮（12）分别通过滚动轴承安装在固定芯轴（3）上，第二直流无刷电机（9）通过电机支架固定在固定安装机构（32）上，第二主动伞齿轮（10）与第二直流无刷电机（9）输出轴固连，第二主动伞齿轮（10）分别和第二左从动伞齿轮（11）、第二右从动伞齿轮（12）啮合，第二左偏心拉杆（13）套装在第二左从动伞齿轮（11）上，第二右偏心拉杆（14）套装在第二右从动伞齿轮（12）上；第二直流无刷电机（9）输出轴和固定芯轴（3）垂直，第二左偏心拉杆（13）和第二右偏心拉杆（14）也和固定芯轴（3）垂直，第二左偏心质量（25）和第二右偏心质量（26）绕固定芯轴（3）共轴旋转；

上述第一左偏心质量（23）、第一右偏心质量（24）、第二左偏心质量（25）和第二右偏心质量（26）的质量相等、距离固定芯轴（3）的偏心距相同；

上述控制系统（29）包括安装在电气安装板（16）上的第一直流无刷电机驱动器（18）、第二直流无刷电机驱动器（19）和DPS控制器（20），还包括第一直流无刷电机旋转编码器（27）、第二直流无刷电机旋转编码器（28）；DSP控制器（20）的信号输入端通过信号插头接入振源的振动信号，DSP控制器（20）的第一输出端与第一直流无刷电机（2）输入端相连，DSP控制器（20）的第二输出端与第二直流无刷电机（9）输入端相连，第一直流无刷电机的旋转编码器（27）测量第一直流无刷电机（2）输出端信号，第二直流无刷电机的旋转编码器（28）测量第二直流无刷电机（9）输出端信号，它们作为反馈信号输入给DPS控制反馈端。

2.一种离心式作动器的控制方法，其特征在于如下步骤：

步骤一、定义第一左偏心质量（23）和第一右偏心质量（24）组成第一组偏心质量块（36），第二左偏心质量（25）和第二右偏心质量（26）组成第二组偏心质量块（37）；四个偏心质量的质量均为                                                ，距离固定芯轴（3）的距离均为，偏心质量的旋转频率均为；

假设通过第一路控制信号给第一直流无刷电机（2）一个相位为的控制信号，则第一组偏心质量块输出力；

通过第二路控制信号给第二直流无刷电机（9）一个相位为的控制信号，则第二组偏心质量块输出力；

上述两个输出力合成得到的合输出力为：；

振源（33）待减振信号的幅值为，相位为，频率为，控制时间为；

步骤二、根据DSP控制器（20）接受的振源包含幅值、相位和频率信息的待减振信号，计算得到两个直流无刷电机的频率、相位控制信号，具体过程如下：

第一路控制信号包括第一直流无刷电机（2）的初始旋转频率、第一直流无刷电机（2）的最大旋转频率和控制时间，第二路控制信号包括第二直流无刷电机（9）的初始旋转频率、第二直流无刷电机（9）的最大旋转频率和控制时间；根据以下公式以此求出第一直流无刷电机（2）的初始旋转频率、第二直流无刷电机（9）的初始旋转频率、第一直流无刷电机（2）的最大旋转频率和第二直流无刷电机（9）的最大旋转频率；

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步骤三、将第一路控制信号（34）输入给第一直流无刷电机（2），驱动第一组偏心质量块（36）共轴反转；将第二路控制信号（35）输入给第二直流无刷电机（9），驱动第二组偏心质量块（37）共轴反转；

步骤三、相位闭环控制与频率闭环控制：

利用第一直流无刷电机旋转编码器（27）测得第一直流无刷电机（2）的相位，利用第二直流无刷电机旋转编码器（28）测量第二直流无刷电机（9）的相位，计算得到两个直流无刷电机相位差值为；以分别作第一路控制信号（34）和第二路控制信号（35）的相位反馈值，形成相位闭环控制；相位闭环控制用以提高输出力幅值的精度；

利用第一直流无刷电机旋转编码器（27）测得的第一直流无刷电机（2）相位计算得到其旋转频率信号，将旋转频率信号反馈给第一路控制信号（34），形成第一路频率闭环控制；利用第二直流无刷电机旋转编码器（28）测得的第二直流无刷电机（9）相位计算得到其旋转频率信号，将旋转频率信号反馈给第二路控制信号（35），形成第二路频率闭环控制；频率闭环控制用以提高输出力频率、相位的精度。