[发明专利]离心式作动器及其控制方法

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种离心式作动器及其控制方法，属于作动器技术领域，本发明可作为作动器应用于直升机、飞机、航天器等的主动振动控制系统中。

技术背景

振动控制领域中，在重量效率比、控制带宽等方面，主动振动控制比被动振动控制效果更为突出，被广泛应用于精密仪器、航空航天、交通运输等场合。作动器作为主动振动控制系统中的重要组成部分，其按照特定的控制规律对被控对象施加控制力，改变系统的响应特性。它的结构、尺寸、总量和需要功率对主动控制系统的性能有重大影响。

用于主动振动控制的作动器按结构形式主要可以分为液压式作动器、电磁式作动器和离心式作动器。液压式作动器自身重量较大，而电磁式作动器存在电磁场干扰和仅在共振频率附近具有较大输出力等问题。离心式作动器的特点是：输出力大、适应频带宽、结构简单、尺寸紧凑、重量轻、需要功率较小，综合性能优于前述两种作动器。

国内现有离心式作动器，多用于舰船，尺寸庞大，结构复杂，控制方法亦比较复杂。

专利“申请专利号：200520020600.0，公开日：2005.04.12，公开号：CN2787922Y”中提出了一种主动式离心式作动器，其特点是：安装在机壳上部的调速电机通过被动齿型皮带轮带动两套偏心转子反向旋转，产生两个相位、频率可控的输出力；这两套偏心转子通过齿轮与一个反旋的螺旋齿轮啮合，另一个步进电机由其输出轴上的联轴器带动丝杠在拨叉上的螺母中旋转，拖动螺旋齿轮在芯轴上平行移动，从而改变两套偏心转子之间的相位差，进而改变两个输出力合力的幅值。

专利“申请专利号：200810137202.5，公开日：2009.02.11，公开号：CN101363502A”中提出了一种基于双滑块机构的离心式作动器，其特点是：一个三相电机驱动平行转轴上的直齿圆柱齿轮旋转，从而驱动安装在其上的偏心质量滑块反向旋转，产生一个相位、频率可控的输出力；偏心质量滑块套在与平行转轴垂直的滑杆上，通过滑块连杆机构驱动偏心质量滑块在滑杆上移动，改变偏心质量滑块的偏心距，从而改变输出力的幅值。

专利“申请专利号：211010512945.3，公开日：2011.03.16，公开号：CN101985968A”中提出一种基于相位调节机构的离心式作动器，其特点是：它与上文专利公开号CN101363502A中公开的离心式作动器技术接近，不同点在于，较之增加一个相位调节机构，使其相位调节不再通过算法实现，降低了控制算法的复杂性。其相位调节机构的原理是，在电机输出轴和作动器输入轴之间通过两个小锥齿轮连接，这两个小锥齿轮安装在相位调节机构壳体上，通过旋转该壳体，就会使得电机输出轴和作动器输入轴之间有一个相位变化，从而来调节作动器输出力相位。

上述应用于舰船的离心式作动器对输出力幅值控制时，无论是专利公开号CN2787922Y中公开的离心式作动器采取的方式，它通过一个反向螺旋伞齿轮的移动，带动与之啮合的两个齿轮反向旋转，从而使得两套偏心转子产生之间一个相位差，进而改变作动器输出力的幅值，还是专利公开号CN101363502A中公开的离心式作动器和专利公开号CN101985968A中公开的离心式作动器采用的方式，它通过滑块连杆机构改变偏心滑块的偏心距，从而改变作动器输出力的幅值，它们均采用机械结构对作动器输出力幅值的控制，这些作动器的尺寸比较大、重量比较重、响应速度比较慢。专利公开号CN101363502A中公开的离心式作动器对输出力相位的控制方法，它采用一个机械式相位调节机构改变作动器输出力的相位，同样，此作动器的尺寸比较大、重量比较重、响应速度比较慢。无论专利公开号CN2787922Y中公开的离心式作动器，还是专利公开号CN101363502A中公开的离心式作动器和专利公开号CN101985968A中公开的离心式作动器，它们对其输出力相位控制和幅值控制采用两个完全不同的控制方法，增加了控制方法的复杂度。

发明内容

针对现有离心式作动器尺寸比较大、重量比较重、响应速度比较慢和控制方法比较复杂等缺点，本发明提供了一种尺寸紧凑、重量轻、响应速度快，控制方法简单的新型离心式作动器。

一种新型离心式作动器，其特征在于：包括固定安装机构、第一力发生器、第二力发生器和控制系统；

上述固定安装机构包括框架，还包括固定在框架内的固定芯轴和安装耳，框架通过安装耳安装在被控对象上;