專利名稱：帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及力學(xué)環(huán)境試驗(yàn)設(shè)備，具體涉及一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng) 振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)(以下簡(jiǎn)稱振動(dòng)臺(tái))是一種對(duì)試件進(jìn)行振動(dòng)模擬試驗(yàn)的試 驗(yàn)設(shè)備。通過(guò)振動(dòng)試驗(yàn)可以評(píng)定一個(gè)產(chǎn)品的抗震性能，為考核該產(chǎn)品的質(zhì)量與 設(shè)計(jì)提供合理的依據(jù)。因此，電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)被廣泛應(yīng)用于航空、航天、航海、 船舶、汽車、電子、通訊、家電和儀器儀表等行業(yè)。
電動(dòng)振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)是利用電磁振動(dòng)原理設(shè)計(jì)的，其結(jié)構(gòu)主要由臺(tái)體(磁缸、 磁缸蓋、中心磁極和磁缸底)、勵(lì)磁線圈、動(dòng)圈、支撐與導(dǎo)向裝置、冷卻裝置以 及驅(qū)動(dòng)電路等幾部分組成。其中動(dòng)圈主要由工作臺(tái)面與繞制在工作臺(tái)面骨架上 的驅(qū)動(dòng)線圈構(gòu)成；驅(qū)動(dòng)電路主要由給定信號(hào)源(通常為控制儀)和功率放大器 構(gòu)成，驅(qū)動(dòng)電路給驅(qū)動(dòng)線圈提供電能。振動(dòng)臺(tái)工作時(shí)，向勵(lì)磁線圈中注入直流 電流，在臺(tái)體的工作氣隙中會(huì)產(chǎn)生一個(gè)恒定的磁場(chǎng)，向位于工作氣隙中的驅(qū)動(dòng) 線圈注入交變電流。根據(jù)電磁感應(yīng)定律，驅(qū)動(dòng)線圈會(huì)圍繞某一振動(dòng)中心帶動(dòng)工 作臺(tái)面做往復(fù)振動(dòng)。
振動(dòng)臺(tái)在工作狀態(tài)下，如何設(shè)定與保持動(dòng)圈振動(dòng)中心的位置是十分重要的。 目前國(guó)內(nèi)外振動(dòng)臺(tái)廠商采用較多的是靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器。
靜態(tài)控制器主要是利用機(jī)械性的懸掛支撐裝置控制臺(tái)面的振動(dòng)中心。機(jī)械 性懸掛支撐裝置一般由吊住動(dòng)圈上部的彈性懸掛件和補(bǔ)償支撐于動(dòng)圈底部的空 氣彈簧或增壓氣室構(gòu)成。靜態(tài)控制器通過(guò)位移傳感器判斷動(dòng)圈中心位置，并通 過(guò)對(duì)空氣彈簧或增壓氣室的充氣與放氣控制來(lái)控制動(dòng)圈的中心位置。靜態(tài)控制 器受振動(dòng)臺(tái)工作原理制約，僅在試件裝載的過(guò)程中和振動(dòng)臺(tái)高頻運(yùn)行的過(guò)程中 比較有效，對(duì)于振動(dòng)臺(tái)低頻運(yùn)行時(shí)中心位置的控制無(wú)能為力。當(dāng)振動(dòng)臺(tái)工作在 位移區(qū)及速度區(qū)時(shí)(低頻區(qū)域)，動(dòng)圈骨架(導(dǎo)體)在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)會(huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)(發(fā)龜效應(yīng))，該電動(dòng)勢(shì)經(jīng)動(dòng)圈骨架形成電流回路，該電流在工作氣隙中將產(chǎn)生 阻礙動(dòng)圈運(yùn)動(dòng)的反作用力，該作用力會(huì)造成動(dòng)圈中心位置動(dòng)態(tài)飄移。實(shí)踐證明 靜態(tài)控制器對(duì)于動(dòng)圈中心位置的動(dòng)態(tài)飄移是無(wú)能為力的。
為了克服動(dòng)態(tài)飄移，振動(dòng)中心的動(dòng)態(tài)控制器應(yīng)運(yùn)而生。它通過(guò)位移傳感器 判斷動(dòng)圈的中心位置，讓功率放大器在驅(qū)動(dòng)線圈中額外地注入一個(gè)電流，使動(dòng) 圈產(chǎn)生一個(gè)額外的控制力來(lái)抵消反作用力，從而限制動(dòng)圈的漂移，使動(dòng)圈中心 位置保持不變。
動(dòng)態(tài)與靜態(tài)控制器的應(yīng)用有效控制了振動(dòng)中心位置，但實(shí)際應(yīng)用存在兩大 問(wèn)題，首先動(dòng)態(tài)控制器采用電-磁-力的轉(zhuǎn)換控制方式，過(guò)渡過(guò)程非常短暫，通 常在毫秒級(jí)，而靜態(tài)控制器采用充放氣方式控制，其過(guò)渡過(guò)程較長(zhǎng)，通常在秒 級(jí)，所以動(dòng)態(tài)控制器的作用效果遠(yuǎn)大于靜態(tài)控制器， 一旦動(dòng)態(tài)控制器進(jìn)入工狀 態(tài)，靜態(tài)控制器就失去了作用。若支撐氣囊或氣室漏氣，當(dāng)關(guān)閉功率放大器時(shí) (動(dòng)態(tài)控制器通過(guò)功率放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)， 一旦關(guān)閉功率放大器，動(dòng)態(tài)控制器立即 失去作用)，會(huì)造成動(dòng)圈下沖，當(dāng)試件質(zhì)量很大時(shí)會(huì)造成動(dòng)圈與被測(cè)試件嚴(yán)重?fù)p 壞。當(dāng)前國(guó)內(nèi)大推力振動(dòng)臺(tái)多采用氣密結(jié)構(gòu)，要保證整個(gè)增壓氣室嚴(yán)格不漏氣 非常困難，同時(shí)大推力振動(dòng)臺(tái)的試件質(zhì)量有時(shí)達(dá)數(shù)千公斤，且一般為昂貴的衛(wèi) 星、導(dǎo)彈等， 一旦出現(xiàn)類似事故，后果不堪設(shè)想。其次動(dòng)態(tài)控制器采用電-磁-力的轉(zhuǎn)換控制方式，動(dòng)圈中始終有直流電流(直流電流正比于振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)產(chǎn)品 的重量)，使動(dòng)圈發(fā)熱，冷卻惡化，如果動(dòng)圈被卡，甚至燒壞動(dòng)圈

實(shí)用新型內(nèi)容
有鑒于此，本實(shí)用新型的目的在于提供一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái) 振動(dòng)中心控制器，該控制器不僅將靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器合二為一，還通過(guò) 氣壓補(bǔ)償控制克服了靜態(tài)控制器與動(dòng)態(tài)控制器之間的沖突，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)中心位 置進(jìn)行有效的平衡控制。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案如下
一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，包括靜態(tài)控制器和動(dòng) 態(tài)控制器，其特征在于該振動(dòng)中心控制器還包括氣壓補(bǔ)償控制電路，該電路通 過(guò)氣壓傳感器檢測(cè)動(dòng)圈支撐氣囊或氣室中的氣壓并輸出反映氣壓大小的電壓信
號(hào)，通過(guò)濾波電路濾除交流信號(hào)后分為兩路 一路經(jīng)過(guò)電壓鎖存電路，另一路 經(jīng)過(guò)反相電路，兩路信號(hào)通過(guò)疊加電路疊加后經(jīng)補(bǔ)償控制開關(guān)輸入到靜態(tài)控制 器o所述振動(dòng)中心控制器通過(guò)一位移傳感器檢測(cè)與一位移轉(zhuǎn)換器之間的距離， 輸出間接反映動(dòng)圈位移量的電壓信號(hào)，并與一給定參考電壓相減，經(jīng)一低通濾 波器濾除交流成分后分為兩路， 一路輸入到動(dòng)態(tài)控制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡控制，另 一路輸入到靜態(tài)控制器進(jìn)行靜態(tài)平衡控制。
所述位移傳感器采用非接觸式位移傳感器。
所述位移轉(zhuǎn)換器剛性固定在動(dòng)圈的外側(cè)面，所述位移傳感器固定在磁缸蓋 上，其探頭面對(duì)位移轉(zhuǎn)換器。
所述動(dòng)態(tài)控制器主要由一與驅(qū)動(dòng)線圈電連接的功率放大器組成，該功率放 大器提供鎖存觸發(fā)信號(hào)給所述電壓鎖存電路。
所述電壓鎖存電路包括信號(hào)調(diào)理及AD變換電路、DA變換及信號(hào)調(diào)理電路和 一微控制器，信號(hào)調(diào)理及AD變換電路接收所述濾波電路的一路輸出，將模擬信 號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在微控制器的控制下經(jīng)DA變換及信號(hào)調(diào)理電路 轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，所述微控制器受所述鎖存觸發(fā)信號(hào)控制。
所述動(dòng)態(tài)控制器主要由一與驅(qū)動(dòng)線圈電連接的功率放大器組成，該功率放 大器提供控制信號(hào)控制所述補(bǔ)償控制開關(guān)的斷開和閉合。
所述靜態(tài)控制器包括PI控制器、判斷與驅(qū)動(dòng)電路和充、放氣閥，判斷與驅(qū) 動(dòng)電路接收P工控制器的輸出信號(hào)，判斷與驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)到充、放 氣閥，用于控制動(dòng)圈支撐氣囊或氣室的充、放氣。
所述判斷與驅(qū)動(dòng)電路包括接收PI控制器輸出信號(hào)的兩個(gè)比較器、 一脈沖發(fā) 生器和兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)比較器的輸出分別與脈沖發(fā)生器的輸出進(jìn)行與邏輯 后，輸入到兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩路驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別接充、放氣閥。
所述振動(dòng)中心控制器還包括用于向所述動(dòng)態(tài)控制器發(fā)送保護(hù)信號(hào)的過(guò)位移 保護(hù)電路。
本實(shí)用新型通過(guò)設(shè)置氣壓補(bǔ)償控制電路，利用氣壓傳感器檢測(cè)出動(dòng)圈支撐 氣囊或氣室中氣壓大小并將其轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。該電壓信號(hào)包含兩個(gè)成分，一 個(gè)是動(dòng)圈作往復(fù)振動(dòng)產(chǎn)生的交流信號(hào)(為無(wú)用信號(hào))，另一個(gè)是反映支撐動(dòng)圈氣 壓的直流信號(hào)。電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)濾波電路濾除交流成份，得到反映支撐動(dòng)圈氣壓
的直流信號(hào)。該直流信號(hào)被分成兩路 一路經(jīng)過(guò)電壓鎖存電路，另一路經(jīng)過(guò)反
相電路，兩路信號(hào)通過(guò)疊加電路疊加。當(dāng)動(dòng)態(tài)控制器工作時(shí)(功率放大器輸出 使能)，補(bǔ)償控制開關(guān)閉合，疊加后的信號(hào)經(jīng)補(bǔ)償控制開關(guān)輸入到靜態(tài)控制器， 達(dá)到對(duì)動(dòng)態(tài)控制器的補(bǔ)償控制作用，實(shí)現(xiàn)氣壓補(bǔ)償控制。
氣壓補(bǔ)償控制的原理如下當(dāng)動(dòng)態(tài)控制器不工作時(shí)(功率放大器輸出關(guān)閉)，鎖存觸發(fā)信號(hào)無(wú)效，電壓鎖存電路的輸出隨輸入變化而變化。當(dāng)動(dòng)態(tài)控制器工 作時(shí)(功率放大器輸出使能)，電壓鎖存電路的輸出保持不變，其幅值為前一時(shí) 刻鎖存觸發(fā)信號(hào)有效時(shí)輸入信號(hào)的幅值。當(dāng)支撐氣囊或氣室漏氣時(shí)，反映支撐 動(dòng)圈氣壓的直流信號(hào)減小，而由于動(dòng)態(tài)控制器的控制，電壓鎖存電路的輸出信 號(hào)保持不變，因此疊加電路的輸出信號(hào)增大，被輸入到靜態(tài)控制器。此時(shí)靜態(tài) 控制器開始工作，驅(qū)動(dòng)充氣閥，實(shí)現(xiàn)氣壓補(bǔ)償控制，保證支撐氣囊或氣室中的 氣壓保持不變。此時(shí)若沒(méi)有氣壓補(bǔ)償控制，隨著漏氣,繼續(xù)減小/2繼續(xù)增大直 到/2=0，即所有重量全部由動(dòng)態(tài)控制器的作用力承擔(dān))。， 一旦關(guān)閉功率放大器， 動(dòng)圈受力平衡被打亂，形成動(dòng)圈下沖，使動(dòng)圈撞擊磁缸，造成動(dòng)圈損壞。增加 了氣壓補(bǔ)償控制后，即使關(guān)閉功率放大器，動(dòng)圈仍可以停留在振動(dòng)中心位置， 不會(huì)下沖，確保了系統(tǒng)的安全。
本實(shí)用新型利用位移傳感器和位移轉(zhuǎn)換器檢測(cè)出電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)動(dòng)圈相對(duì)于磁 缸的位移信號(hào)，該信號(hào)中包含了動(dòng)圈的絕對(duì)振動(dòng)位移量和動(dòng)圈振動(dòng)中心的偏移 量。位移信號(hào)被分成兩路， 一路經(jīng)過(guò)低通濾波器后變成反映振動(dòng)中心偏移量的 直流信號(hào)，該直流信號(hào)分別作為動(dòng)、靜態(tài)控制器的輸入；另一路作為過(guò)位移保 護(hù)電路的輸入信號(hào)。過(guò)位移保護(hù)電路動(dòng)作的設(shè)定值是根據(jù)動(dòng)圈容許的機(jī)械行程 進(jìn)行設(shè)定的。當(dāng)動(dòng)圈相對(duì)位移量超出設(shè)定值后，過(guò)位移保護(hù)電路向功率放大器 發(fā)出保護(hù)信號(hào)，功率放大器立即關(guān)閉輸出。功率放大器是動(dòng)態(tài)控制器的核心部 件，功率放大器關(guān)閉后，動(dòng)態(tài)控制器便失去作用。另一路信號(hào)經(jīng)過(guò)低通濾波器 后，濾除無(wú)用的交流信號(hào)，僅剩下反映動(dòng)圈振動(dòng)中心偏移量的直流信號(hào)。該直 流信號(hào)被分成兩路， 一路輸出到功率放大器，對(duì)振動(dòng)中心進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制； 一路
輸出到由PI控制器、判斷與驅(qū)動(dòng)電路和充、放氣閥組成的靜態(tài)控制器。
本實(shí)用新型的有益效果在于
1、 本實(shí)用新型解決了動(dòng)態(tài)控制器與靜態(tài)控制器之間的沖突，增強(qiáng)了系統(tǒng)的 安全性和可靠性；
2、 本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，控制精度高；
3、 本實(shí)用新型中的電壓鎖存電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功率精度高。
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的闡述。
附

圖1為本實(shí)用新型的控制原理附圖2為位移傳感器與位移轉(zhuǎn)換器示意圖；圖3 (a)為平衡狀態(tài)下，位移傳感器與位移轉(zhuǎn)換器工作原理圖3 (b)為動(dòng)圈沿Y軸運(yùn)動(dòng)偏離振動(dòng)中心時(shí)位移傳感器與位移轉(zhuǎn)換器工作
原理圖4為電壓鎖存電路原理圖； 圖5為判斷與驅(qū)動(dòng)電路原理圖6為壓力補(bǔ)償控制力學(xué)原理圖。
具體實(shí)施方式
如圖l、圖2所示， 一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，在 振動(dòng)臺(tái)的動(dòng)圈2上剛性安裝有位移轉(zhuǎn)換器4，位移傳感器1安裝在磁缸蓋上。位 移傳感器1通過(guò)檢測(cè)與位移轉(zhuǎn)換器4之間的距離，輸出間接反映動(dòng)圈2的位移 量的電壓信號(hào)，并與一給定參考電壓相減，經(jīng)低通濾波器LF1濾除交流成分后 分為兩路， 一路輸入到動(dòng)態(tài)控制器的核心部件功率放大器，功率放大器與動(dòng)圈 連接，用于向驅(qū)動(dòng)線圈輸出額外的電流，對(duì)振動(dòng)中心位置進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡控制； 另一路輸入到靜態(tài)控制器進(jìn)行靜態(tài)平衡控制。位移傳感器1可以采用電渦流傳 感器、電感式傳感器或激光式傳感器。
靜態(tài)控制器包括PI控制器、判斷與驅(qū)動(dòng)電路和充、放氣閥，PI控制器的輸 入端作為靜態(tài)控制器的輸入端，PI控制器的輸出端連接判斷與驅(qū)動(dòng)電路，判斷 與驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路信號(hào)到充氣閥和放氣閥。充氣閥和放氣閥均與支撐氣囊或 氣室3連接，用于控制支撐氣囊或氣室3的充、放氣，實(shí)現(xiàn)對(duì)振動(dòng)中心位置進(jìn) 行靜態(tài)平衡控制。
判斷與驅(qū)動(dòng)電路如圖5所示，包括接收PI控制器輸出信號(hào)的兩個(gè)比較器、 脈沖發(fā)生器和兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)比較器的輸出分別與脈沖發(fā)生器的輸出通過(guò) 與門顏D進(jìn)行與邏輯后，輸入到兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩路驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別接充、 放氣閥，用于控制支撐氣囊或氣室3的充、放氣。兩個(gè)比較器綜合作用可以判 斷動(dòng)圈振動(dòng)中心是向上偏移還是向下偏移，如果向上偏移量超出設(shè)定的誤差值， 驅(qū)動(dòng)電路控制放氣閥動(dòng)作，使支撐氣囊或氣室3放氣，動(dòng)圈振動(dòng)中心位置下降; 如果向下偏移量超出設(shè)定的誤差值，驅(qū)動(dòng)電路控制充氣閥動(dòng)作，使支撐氣囊或 氣室3充氣，動(dòng)圈振動(dòng)中心位置上升。脈沖發(fā)生器為充、放氣閥設(shè)定了工作頻 率和占空比，可有效提高靜態(tài)控制精度，減小穩(wěn)態(tài)振蕩。
位移轉(zhuǎn)換器與位移傳感器工作原理如圖3 (a)、 3 (b)所示，位移轉(zhuǎn)換器4 的斜面與Y軸成0角。平衡狀態(tài)下，動(dòng)圈位于振動(dòng)中心，如圖3 (a)所示。當(dāng)動(dòng)圈沿Y軸運(yùn)動(dòng)偏離振動(dòng)中心時(shí)，如圖3 (b)所示，設(shè)此時(shí)動(dòng)圈相對(duì)于振動(dòng)中
心的運(yùn)動(dòng)量為^ ，位移轉(zhuǎn)換器4相對(duì)于位移傳感器1沿X軸方向的變換量為x ， 則有x-ytan0，位移傳感器1的輸出= kx = kytan0 ，其中k和tan0為常數(shù)。因
此位移傳感器1的輸出可以反映動(dòng)圈沿軸向運(yùn)動(dòng)的位移與振動(dòng)中心的偏移量。
氣壓補(bǔ)償控制電路中，氣壓傳感器與支撐氣囊或氣室3連接，用于檢測(cè)支 撐氣囊或氣室3中氣體壓力并輸出反映壓力大小的電壓信號(hào)，通過(guò)低通濾波器 LF2濾除交流信號(hào)后分為兩路 一路經(jīng)過(guò)電壓鎖存電路，另一路經(jīng)過(guò)反相電路， 兩路信號(hào)通過(guò)疊加電路疊加，經(jīng)補(bǔ)償控制開關(guān)K1輸入到靜態(tài)控制器的輸入端， 實(shí)現(xiàn)氣壓補(bǔ)償控制。
電壓鎖存電路如圖4所示，從低通濾波器LF2輸出的一路信號(hào)輸入到信號(hào) 調(diào)理及AD轉(zhuǎn)換電路，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在微控制器的 控制下經(jīng)DA變換及信號(hào)調(diào)理電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出。微控制器受來(lái)自功率放 大器的鎖存觸發(fā)信號(hào)控制。
氣壓補(bǔ)償控制力學(xué)原理如圖6所示，圖中假設(shè)m為動(dòng)圈、被測(cè)試件與其它 支撐部件等效質(zhì)量的總和；G為質(zhì)量m所受的重力，G = mg，其中g(shù)為重力加 速度；/為驅(qū)動(dòng)動(dòng)圈作往復(fù)振動(dòng)的作用力；/;為靜態(tài)控制器的作用力；/2為動(dòng) 態(tài)控制器的作用力；/3為動(dòng)圈運(yùn)動(dòng)過(guò)程中使動(dòng)圈產(chǎn)生動(dòng)態(tài)漂移的作用力。系統(tǒng) 上電以后，由于功率放大器未啟動(dòng)，動(dòng)態(tài)控制器無(wú)效，僅有靜態(tài)控制器作用， 此時(shí)/2=0， /3=0， /=0。在靜態(tài)控制器作用下，質(zhì)量m受力平衡，此時(shí)/與G大 小相等，方向相反，即/ = <}，振動(dòng)中心無(wú)偏移。功率放大器啟動(dòng)后，動(dòng)態(tài)控制 器工作，靜態(tài)控制器對(duì)位移信號(hào)失效(因?yàn)閯?dòng)態(tài)控制器對(duì)振動(dòng)中心位置的控制 精度比靜態(tài)控制器高得多，低通濾波器LF1的輸出被動(dòng)態(tài)控制器控制在細(xì)微的 誤差范圍內(nèi)，該誤差觸發(fā)不了靜態(tài)控制器的工作，此時(shí)靜態(tài)控制器僅由氣壓補(bǔ) 償信號(hào)控制)。系統(tǒng)振動(dòng)后，/*0，但/是交變力，平均值為零，它不會(huì)破壞 振動(dòng)中心的位置。動(dòng)圈振動(dòng)產(chǎn)生/3#0， /3的平均值不為零，就造成了振動(dòng)中心 的偏移，動(dòng)態(tài)控制器為了保持振動(dòng)中心不變，對(duì)系統(tǒng)施加一個(gè)與/3大小相等， 方向相反的作用力，即/2=-/3。以上分析是在靜態(tài)控制器的作用力/不變的前 提下完成的。當(dāng)系統(tǒng)漏氣，必然造成/i的減小，乂的減小直接反映為支撐動(dòng)圈
的氣壓減小，反映支撐動(dòng)圈氣壓的直流信號(hào)隨之減小，而由于動(dòng)態(tài)控制器的控 制，電壓鎖存電路的輸出信號(hào)保持不變，因此疊加電路的輸出信號(hào)增大，被輸 入到靜態(tài)控制器。若此時(shí)突然關(guān)閉功率放大器，動(dòng)態(tài)控制器失效，靜態(tài)控制器 開始工作，驅(qū)動(dòng)充氣閥，靜態(tài)控制器的作用力,增大，實(shí)現(xiàn)了氣壓補(bǔ)償控制。電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)中，動(dòng)圈的振動(dòng)位移受到動(dòng)圈機(jī)械行程的制約， 一旦動(dòng)圈的振 動(dòng)位移超出機(jī)械行程，動(dòng)圈就會(huì)以較大的速度或加速度撞擊磁缸，從而造成動(dòng) 圈損壞。因此本實(shí)施例還包括一過(guò)位移保護(hù)電路，如圖1所示，該電路電連接 在低通濾波器LF1的輸入端和功率放大器之間。位移傳感器1的輸出與一給定 參考電壓相減，經(jīng)精密整流器整流后，與給定過(guò)位移設(shè)定值進(jìn)行比較， 一旦超 出給定過(guò)位移設(shè)定值立即輸出保護(hù)信號(hào)。保護(hù)信號(hào)通過(guò)光龜隔離器輸送到功率 放大器，關(guān)閉功率放大器輸出，從而使動(dòng)態(tài)控制失效。上述實(shí)施例只為說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技 術(shù)的人士了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。 凡根據(jù)本發(fā)明精神所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，包括靜態(tài)控制器和動(dòng)態(tài)控制器，其特征在于該振動(dòng)中心控制器還包括一氣壓補(bǔ)償控制電路，該電路通過(guò)氣壓傳感器檢測(cè)動(dòng)圈支撐氣囊或氣室中的氣壓并輸出反映氣壓大小的電壓信號(hào)，通過(guò)一濾波電路濾除交流信號(hào)后分為兩路一路經(jīng)過(guò)電壓鎖存電路，另一路經(jīng)過(guò)反相電路，兩路信號(hào)通過(guò)疊加電路疊加后經(jīng)補(bǔ)償控制開關(guān)輸入到靜態(tài)控制器。
2. 如權(quán)利要求l所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述振動(dòng)中心控制器通過(guò)一位移傳感器檢測(cè)與一位移轉(zhuǎn)換器之間的距 離，輸出間接反映動(dòng)圈位移量的電壓信號(hào)，并與一給定參考電壓相減，經(jīng)一低 通濾波器濾除交流成分后分為兩路， 一路輸入到動(dòng)態(tài)控制器進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡控制， 另一路輸入到靜態(tài)控制器進(jìn)行靜態(tài)平衡控制。
3. 如權(quán)利要求2所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述位移傳感器采用非接觸式位移傳感器。
4. 如權(quán)利要求2所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述位移轉(zhuǎn)換器剛性固定在動(dòng)圈的外側(cè)面，所述位移傳感器固定在磁 缸蓋上，其探頭面對(duì)位移轉(zhuǎn)換器。
5. 如權(quán)利要求l所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述動(dòng)態(tài)控制器主要由一與驅(qū)動(dòng)線圈電連接的功率放大器組成，該功 率放大器提供鎖存觸發(fā)信號(hào)給所述龜壓鎖存電路。
6. 如權(quán)利要求5所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述電壓鎖存電路包括信號(hào)調(diào)理及AD變換電路、DA變換及信號(hào)調(diào)理電 路和一微控制器，信號(hào)調(diào)理及AD變換電路接收所述濾波電路的一路輸出，將模 擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，該數(shù)字信號(hào)在微控制器的控制下經(jīng)DA變換及信號(hào)調(diào)理 電路轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)輸出，所述微控制器受所述鎖存觸發(fā)信號(hào)控制。
7. 如權(quán)利要求l所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述動(dòng)態(tài)控制器主要由一與驅(qū)動(dòng)線圈電連接的功率放大器組成，該功 率放大器提供控制信號(hào)控制所述補(bǔ)償控制開關(guān)的斷開和閉合。
8. 如權(quán)利要求l所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其特征在于所述靜態(tài)控制器包括PI控制器、判斷與驅(qū)動(dòng)電路和充、放氣閥，判斷 與驅(qū)動(dòng)電路接收PI控制器的輸出信號(hào)，判斷與驅(qū)動(dòng)電路輸出兩路驅(qū)動(dòng)信號(hào)到充、 放氣閥，用于控制動(dòng)圈支撐氣囊或氣室的充、放氣。
9. 如權(quán)利要求8所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，其 特征在于所述判斷與驅(qū)動(dòng)電路包括接收PI控制器輸出信號(hào)的兩個(gè)比較器、 一脈 沖發(fā)生器和兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩個(gè)比較器的輸出分別與脈沖發(fā)生器的輸出進(jìn)行與 邏輯后，輸入到兩路驅(qū)動(dòng)電路，兩路驅(qū)動(dòng)電路的輸出分別接充、放氣閥。
10. 如權(quán)利要求1所述的帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器， 其特征在于所述振動(dòng)中心控制器還包括用于向所述動(dòng)態(tài)控制器發(fā)送保護(hù)信號(hào)的 過(guò)位移保護(hù)電路。
專利摘要本實(shí)用新型公開一種帶氣壓補(bǔ)償控制的電動(dòng)振動(dòng)臺(tái)振動(dòng)中心控制器，包括靜態(tài)控制器和動(dòng)態(tài)控制器，其特征在于該控制器還包括一氣壓補(bǔ)償控制電路，該電路通過(guò)氣壓傳感器檢測(cè)動(dòng)圈支撐氣囊或氣室中的氣壓并輸出反映氣壓大小的電壓信號(hào)，通過(guò)一濾波電路濾除交流信號(hào)后分為兩路一路經(jīng)過(guò)電壓鎖存電路，另一路經(jīng)過(guò)反相電路，兩路信號(hào)通過(guò)疊加電路疊加后經(jīng)補(bǔ)償控制開關(guān)輸入到靜態(tài)控制器。本實(shí)用新型的有益效果在于通過(guò)設(shè)置氣壓補(bǔ)償控制電路，解決了動(dòng)態(tài)控制器與靜態(tài)控制器之間的沖突，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性和可靠性；本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，控制精度高；本實(shí)用新型中電壓鎖存電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，精度高。
文檔編號(hào)G01M7/00GK201221997SQ20082010785
公開日2009年4月15日 申請(qǐng)日期2008年3月24日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月24日
發(fā)明者俊 陳 申請(qǐng)人:蘇州東菱振動(dòng)試驗(yàn)儀器有限公司