[发明专利]一种多自由度的音圈隔振抑振结构及其控制方法

说明书

本发明涉及一种多自由度音圈隔振抑振结构及其控制方法，以两个作动器组成隔振抑振结构，将安装平台和基座串联起来，每个作动器由两个音圈电机与两片膜簧组成；当启用上音圈电机时，可以在安装平台与作动器的过渡平台之间提供一个负刚度，与下部膜簧的正刚度串联起来，理论上可以使结构整体刚度趋于无穷大，从而抑制安装平台带来的直接干扰；当启动下音圈电机时，提供一个可变阻尼，使基座振动在传递到作动器过渡平台时就得到良好的隔离，减弱甚至消除由下部膜簧柔性引起的低频共振，从而大幅削弱基座宽带振动对安装平台上高精密设备的影响。

技术领域

本发明涉及一种多自由度的音圈隔振抑振结构及其控制方法，属于主动控制技术领域。

背景技术

随着科学技术的高速发展，高精密仪器设备越发广泛的应用在航空航天领域，与之相应的则是对其安装结构隔振性能与抗干扰能力要求的进一步提高，传统的被动隔振结构已逐渐满足不了需求，于是主动控制技术应运而生。

通常，高精密设备及其安装结构需要面对两方面的干扰因素，一是设备自身带来的直接干扰，如由设备重量变化引起的干扰力、自身携带陀螺工作时带来的干扰力等；另一种则是来自于结构基座传递而来的振动干扰。如果需要抑制直接干扰，需要结构有较高的刚度，而如果要隔离基座振动，则是需要结构有较高的柔性。这两方面的需求往往相互矛盾，不可兼得，会顾此失彼。此外，空间环境中的扰动，往往是多自由度的，这也提出了新的需求。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，克服现有技术无法同时隔振抑振的不足，提供一种多自由度的音圈隔振抑振结构及其控制方法，大幅削弱基座带宽振动对安装平台上的精密设备的影响。

本发明技术解决方案：一种多自由度的音圈隔振抑振结构及其控制方法，安装平台和基座之间通过两对完全相同的作动器串联起来，两个作动器均有一个过渡平台。单个作动器则是由两个音圈电机和两片膜簧组串联成，膜簧起到弹簧与铰链的作用，在起到支撑作用的情况下，既提供了轴向刚度，又提供了一定的转动角度，可隔离平动和转动等多自由度的振动扰动。对于结构整体而言，当启用两个作动器的上音圈电机时，可以在安装平台和其各自的过渡平台之间提供一个负刚度，与下膜簧提供的正刚度串联起来，理论上可以使结构整体刚度趋于无穷大，从而抑制直接干扰。而当启用两个作动器的下音圈电机时，可以提供一个可变阻尼，使基座振动在传递到各作动器过渡平台时就得到良好的隔离，减弱甚至消除由下膜簧柔性引起的低频共振，从而大幅削弱基座带宽振动对安装平台上的精密设备的影响。而该结构则可以通过组装，进一步构成Hexapod构型的平台，起到更好的振动隔离/抑制的作用。

具体结构为：本发明采用两个作动器将安装平台和基座串联起来，每个作动器包括：动力部分、支撑结构和测量部分；支撑结构用于提供并保持动力部分初始状态，便于其运动，测量部分用于测量动力部分的运动情况；

所述动力部分包括：各作动器中的上音圈电机和下音圈电机，所述上音圈电机包括上音圈电机线圈和上音圈电机磁体，所述上音圈电机线圈与所述作动杆固定连接，所述上音圈电机磁体与过渡平台固定连接，上音圈电机线圈位于上音圈电机磁体内部的环形槽中，通过膜簧支撑起来；下音圈电机包括下音圈电机线圈和下音圈电机磁体，下音圈电机线圈与过渡平台固定连接，下音圈电机磁体与外部总体结构中的基座固定连接，下音圈电机线圈位于下音圈电机磁体内部的环形槽中，通过膜簧支撑；

支撑结构包括：过渡平台、电机底座、支撑柱、作动杆、连接块、压槽、压片和膜簧；电机底座将各作动器固定安装在基座上；四个支撑柱以90°的夹角均匀分布安装在电机底座和过渡平台上，支撑柱上安装压槽，通过压片分别将膜簧外圈固定安装在电机底座与过渡平台上；膜簧内圈通过连接块，分别将下音圈电机线圈与过渡平台、上音圈电机线圈与作动杆固定连接；作动杆分别将两个作动器与安装平台固定连接；膜簧除了提供轴向位移外，还能进行小角度的翻转，从而能进行包括平动和转动的多个自由度的隔振/抑振；过渡平台在上下音圈电机运动下可在安装平台与基座之间相对运动；