[发明专利]一种大动态立方Stewart主动振动控制平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种减振装置，具体地说，是指一种适用于高精度低频环境下较大动态范围的主动振动减振用六自由度超磁致伸缩主动振动控制平台。

背景技术

随着工业技术的发展，在一些精密仪器的使用中，如现代飞机、水下潜艇、空间站等，发动机的振动和空气动力严重影响精密仪器性能的精度和可靠性，这对安装发动机的基座稳定性的要求也十分高。常规采用增加刚度和添加阻尼材料减振降噪，这不仅增加了重量、降低了性能、并且减振降噪效果也十分有限。采用添加阻尼材料减振中，目前用到的智能型材料有：形状记忆材料、压电材料、超磁致伸缩材料、电磁流变变流体等，对于高精度微幅隔振和自适应结构来说，形状记忆材料响应速度慢，压电材料驱动动作小，而且工作电压高、安全性较差，变流体稳定性不够且机械响应较差。

超磁致伸缩材料在磁场作用下会沿磁化方向产生伸缩变化，并且在正负磁场下都会随磁场的增减而伸长或缩短，在低磁场下具有良好的线性段。在主动振动控制领域，超磁致伸缩材料具有广泛的应用前景。与常用的压电材料和形状记忆合金相比，超磁致伸缩材料应变大，承载能力强，驱动电压低，不存在时效引起的性能老化现象，温度超过居里点仍可以恢复使用。但是由于超磁致伸缩材料具有的磁滞特性，作动器的输出也表现出滞后的特性。这种非线性因素对控制精度和控制的稳定性将产生影响。

发明内容

本发明的目的在于提供一种借助自动控制技术和超磁致伸缩材料对主动振动控制平台进行控制的减振装置。该六自由度超磁致伸缩主动振动控制平台可以实现对低频(100Hz以下)、较大幅度振动(平动百微米级，转动±0.15°)的有效控制，能够得到具有高精度和理想动态特性的减振性能。

本发明大动态立方Stewart主动振动控制平台，包括上平台、下平台、作动器组、传感器组以及连接件。

其中，上平台与下平台周向上分别设置有三个安装座，每个安装座上安装有一个连接件，实现作动器组与上平台和下平台间的安装。所述作动器组包括六个作动器副，每个作动器副包括超磁致伸缩作动器、上柔性铰链、下柔性铰链以及第一连接杆、第二连接杆、第三连接杆；其中，超磁致伸缩作动器的输出轴与上柔性铰链的固定端同 轴固连，上柔性铰链的连接端与第一连接杆的固定端同轴固连；超磁致伸缩作动器底部的螺纹孔与下连接杆的固定端螺纹连接，第二连接杆的连接端与下柔性铰链的固定端同轴连接，下柔性铰链的连接端与第三连接杆的固定端同轴固连。

所述连接件底部具有水平安装面，上部具有两个相交的连接面；安装面的中心位置开设有垂直于安装面的螺纹孔，用来与安装座上设计的螺纹连接件配合连接；而两个连接面中心位置同样开设有垂直于连接面的螺纹孔，用来连接作动器副。

上述结构的六个作动器副周向设置在上平台与下平台间，令顺时针六个作动器副分别为第一作动器副、第二作动器副、第三作动器副、第四作动器副、第五作动器副与第六作动器副；第一作动器副与第二作动器副、第三作动器副与第四作动器副、第五作动器副与第六作动器副中的第一连接杆的连接端分别与上平台下表面的一个连接件中两矩形侧面上的螺纹孔螺纹配合固定；第二作动器与第三作动器副、第四作动器副、第五作动器副、第六作动器副、第一作动器副中第三连接杆的连接端分别与下平台上表面的一个连接件中两矩形侧面上的螺纹孔螺纹配合固定。

所述传感器组为三套，分别安装于上平台1下表面三个连接件所对应的上平台上表面位置；传感器组包括传感器安装座、外罩与两个加速度传感器；其中，传感器安装座具有水平底面与周向上相交的两个侧面。两个侧面中心位置开有传感器安装螺纹孔；两个加速度传感器分别与传感器安装座的两个侧面上的螺纹孔配合安装，且使两个加速度传感器的轴向分别与传感器组所对应的连接件相连的两个作动器副的轴向同向；所述外罩用来罩住传感器安装座与两个加速度传感器，对加速度传感器进行保护；两个加速度传感器的输出端分别通过外罩上开设的两个穿线孔伸出与控制部分的连线相接。

通过上述机构，由平台控制系统对本发明六自由度超磁致伸缩主动振动控制平台的控制信号从超磁致伸缩作动器上的引线插头中输入，并从传感器组4输出加速度信号(单位是米每秒的平方)，经过对加速度信号进行识别处理，得到加速度对应的电压信号，最终在计算机中以电压表示加速度，反映在曲线上。

本发明的优点在于：

1、本发明大动态立方Stewart主动振动控制平台，采用智能材料的六自由度平台，具备低频大载荷下的致稳能力，可在微幅低频10～100Hz范围内控制减振；