專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有數(shù)字處理鏈路的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及抵消進(jìn)行中的振動(dòng)的主動(dòng)振動(dòng)系統(tǒng)，和抵消開(kāi)始振動(dòng)的主動(dòng)平衡系統(tǒng)，尤其航空航天工業(yè)和機(jī)床工業(yè)中的應(yīng)用，并且包括在系統(tǒng)內(nèi)的電力和通信鏈路，例如，在傳感器、控制器、以及致動(dòng)器之間的鏈路。
背景技術(shù)：
主動(dòng)振動(dòng)和平衡系統(tǒng)通常需要用于感測(cè)出振動(dòng)、運(yùn)動(dòng)、以及其他環(huán)境變量或操作變量的多個(gè)傳感器，從而為了控制致動(dòng)器而將反饋提供給系統(tǒng)控制器。例如，加速計(jì)監(jiān)控振動(dòng)，轉(zhuǎn)速計(jì)監(jiān)控諸如與振動(dòng)生成相關(guān)的螺旋槳或者機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部件的速度，并且位置傳感器監(jiān)控致動(dòng)器的工作性能。尤其在較大距離上用于為傳感器提供電力的至傳感器的配線和用于從傳感器傳遞數(shù)據(jù)的來(lái)自傳感器的配線可能將相當(dāng)大的重量和體積添加至主動(dòng)振動(dòng)和平衡系統(tǒng)，并且可能使該傳送裝置經(jīng)受環(huán)境電磁影響。具有低信號(hào)電平或者長(zhǎng)期運(yùn)轉(zhuǎn)配線的來(lái)自傳感器的傳輸尤其易受這種電磁干擾的影響。需要主動(dòng)振動(dòng)或平衡系統(tǒng)的機(jī)床和飛機(jī)的環(huán)境通常含有強(qiáng)電磁場(chǎng)，即使傳輸距離較短，該強(qiáng)電磁場(chǎng)也可能干擾傳感器數(shù)據(jù)的傳輸。對(duì)于與致動(dòng)器的數(shù)據(jù)交換，尤其對(duì)于與其控制器分離的或者易受其間電磁場(chǎng)影響的致動(dòng)器來(lái)說(shuō)，可能存在類(lèi)似問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例根據(jù)數(shù)字協(xié)議提供了在傳感器組和主動(dòng)振動(dòng)及平衡系統(tǒng)的控制器之間確切數(shù)據(jù)交換，其中，該數(shù)字協(xié)議在很大程度上不受本地電磁干擾、電浪涌的影響、以及其他環(huán)境影響。來(lái)自多個(gè)傳感器的信號(hào)根據(jù)數(shù)字協(xié)議在傳送站進(jìn)行組合并且利用公用配線對(duì)一起傳輸至與控制器相關(guān)的基站。該配線對(duì)還根據(jù)數(shù)字協(xié)議傳送錯(cuò)誤校驗(yàn)通信并且還設(shè)置為傳輸電力，其中，優(yōu)選地，該配線對(duì)包括用于傳輸和接收數(shù)據(jù)的配對(duì)。盡管利用相同配線對(duì)共同傳輸來(lái)自多個(gè)傳感器的信號(hào)，但是可提高傳輸速度同時(shí)更均勻地傳播傳輸能量以減少可以在不同方面影響其他通信的電磁干擾的生成。作為用于調(diào)節(jié)振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的本發(fā)明的一實(shí)施例包括用于獲取振動(dòng)信息的多個(gè)傳感器、用于抵消振動(dòng)的致動(dòng)器、以及用于處理從傳感器所獲取的信息并且控制致動(dòng)器抵消振動(dòng)的控制器的普通部件。另外，運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)以在多個(gè)傳感器和控制器之間的數(shù)據(jù)處理鏈路為特征。數(shù)字處理鏈路包括與傳感器相關(guān)聯(lián)的傳送站和與控制器相關(guān)的基站。傳送站包括多路復(fù)用器/多路分配器，用于將來(lái)自傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)；和通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)通信協(xié)議傳輸集合信號(hào)?；景硪煌ㄐ殴?jié)點(diǎn)，用于根據(jù)通信協(xié)議接收集合信號(hào)；和多路分配器/多路復(fù)用器，用于將集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)。數(shù)據(jù)傳輸和接收線與傳送站和基站互連?？刂破魈幚韥?lái)自基站的數(shù)字信號(hào)并且輸出用于控制致動(dòng)器的控制信號(hào)以調(diào)節(jié)振動(dòng)。還將基站的通信節(jié)點(diǎn)配置為根據(jù)通信協(xié)議傳輸用于致動(dòng)器的控制信號(hào)。在致動(dòng)器位于傳感器附近，例如，可以在主動(dòng)平衡系統(tǒng)中發(fā)現(xiàn)該致動(dòng)器的情況下，基站的通信節(jié)點(diǎn)利用至傳送站的通信節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)傳輸和接收線將控制信號(hào)傳輸至致動(dòng)器。致動(dòng)器可以為多個(gè)致動(dòng)器之一，并且可以將控制器配置為輸出多個(gè)控制信號(hào)?；镜亩嗦贩峙淦?多路復(fù)用器將多個(gè)控制信號(hào)組合為用于利用數(shù)據(jù)傳輸和接收線傳輸?shù)募峡刂菩盘?hào)，并且傳送站的多路復(fù)用器/多路分配器將集合控制信號(hào)分成可以分別連接至致動(dòng)器的多條控制線。致動(dòng)器可以為多個(gè)致動(dòng)器之一并且可以將第二數(shù)字鏈路設(shè)置在相同基站和用于使多個(gè)致動(dòng)器與該基站互連的第二傳送站之間?；镜亩嗦贩峙淦?多路復(fù)用器將用于致動(dòng)器的輸出控制信號(hào)組合為集合輸出控制信號(hào)，并且基站的通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)通信協(xié)議將該集合輸出控制信號(hào)傳輸至第二傳送站。第二傳送站的通信節(jié)點(diǎn)接收該集合輸出控制信號(hào)并且第二傳送站的多路復(fù)用器/多路分配器將該集合輸出控制信號(hào)分成至致動(dòng)器的多個(gè)控制信號(hào)?？梢詫?shù)字處理鏈路用于在基站和傳送站之間傳輸電力。與基站相關(guān)聯(lián)的電源連接至用于將電力傳輸至傳送站的數(shù)據(jù)傳輸和接收線。在傳送站處的變壓器利用數(shù)據(jù)傳輸和接收線接收電力，并且調(diào)節(jié)用于傳輸至一個(gè)或多個(gè)傳感器的電力。優(yōu)選地，傳送站的通信節(jié)點(diǎn)將集合信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式的一系列幀。另外，優(yōu)選地，傳送站的通信節(jié)點(diǎn)利用數(shù)據(jù)傳輸線傳播集合信號(hào)的能量以減少電干涉。優(yōu)選地，傳送站的通信節(jié)點(diǎn)還包括斷路形式的保護(hù)電路以避免傳輸雷電電浪涌。傳送站可以包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器以將來(lái)自傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，致動(dòng)器放大一種或者多種調(diào)諧頻率的作用力。例如，致動(dòng)器可以包括一個(gè)或者多個(gè)偏心質(zhì)量塊，可圍繞旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)；或者可移動(dòng)質(zhì)量塊，可沿著線性軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。多個(gè)傳感器可以包括用于感測(cè)出振動(dòng)的加速計(jì)。優(yōu)選地，為了減小在傳送站和多個(gè)傳感器之間的平均距離而定位該傳送站。作為用于可旋轉(zhuǎn)軸的主動(dòng)平衡器的本發(fā)明的另一實(shí)施例包括一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，可關(guān)于可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸設(shè)置該偏心質(zhì)量塊。驅(qū)動(dòng)器關(guān)于可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸重新配置一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊。包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器和一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器的多個(gè)傳感器監(jiān)控可旋轉(zhuǎn)軸的工作特性?？刂破魈幚韽膫鞲衅魉@得的信息并且控制驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)以減少可旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)。傳送站從傳感器收集信息，并且將基站連接至控制器。根據(jù)通信協(xié)議在傳送站和基站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，其中，通信協(xié)議還提供了監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸。驅(qū)動(dòng)器形成可以為線圈組件的一部分，將多個(gè)傳感器的一個(gè)或多個(gè)埋置在線圈組件中。優(yōu)選地，多個(gè)傳感器包括一個(gè)或多個(gè)傳感器，在用于監(jiān)控一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊的位置的線圈組件內(nèi)。優(yōu)選地，傳送站包括多路復(fù)用器/多路分配器，用于將來(lái)自傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)；以及通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)通信協(xié)議傳輸集合信號(hào)。優(yōu)選地，基站包括另一通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)通信協(xié)議接收集成信號(hào)；以及多路分配器/多路復(fù)用器，用于將集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)。優(yōu)選地，數(shù)據(jù)傳輸和接收線與用于根據(jù)通信協(xié)議交換信息的傳送站和基站互連，并且優(yōu)選地，與基站相關(guān)聯(lián)的電源利用數(shù)據(jù)傳輸和接收線為傳送站提供用于傳輸?shù)碾娏?。作為主?dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)的本發(fā)明的又一實(shí)施例在支撐旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件的結(jié)構(gòu)中最小化振動(dòng)。與該結(jié)構(gòu)安裝在一起的多個(gè)傳感器監(jiān)控振動(dòng)。一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器以調(diào)諧頻率驅(qū)動(dòng)各個(gè)可移動(dòng)質(zhì)量塊。控制器從多個(gè)傳感器接收信息，并且控制用于去除在該結(jié)構(gòu)內(nèi)感測(cè)出的振動(dòng)的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)。從傳感器收集信息的傳送站、和連接至控制器的基站根據(jù)通信協(xié)議以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式交換信息。本發(fā)明還可以作為抵消振動(dòng)的方法來(lái)實(shí)施。使用多個(gè)傳感器來(lái)監(jiān)控振動(dòng)。從多個(gè)傳感器所輸出的信號(hào)傳送關(guān)于振動(dòng)的信息。來(lái)自傳感器的信號(hào)在傳送站處組合為集合信號(hào)，并且根據(jù)通信協(xié)議以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式利用數(shù)據(jù)傳輸和接受線來(lái)傳輸該集合信號(hào)。根據(jù)通信協(xié)議在與控制器相關(guān)聯(lián)的基站處接收該集合信號(hào)。還利用數(shù)據(jù)傳輸和接收線將來(lái)自與基站相關(guān)的電源的電力傳輸至傳送站。將在傳送站處所接收的電力分配給一個(gè)或者多個(gè)傳感器。將在基站處所接收的集合信號(hào)分成多個(gè)可處理的數(shù)字信號(hào)。在控制器內(nèi)處理數(shù)字信號(hào)，并且從控制器至致動(dòng)器輸出用于抵消監(jiān)控振動(dòng)的信號(hào)。優(yōu)選地，根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)所得到的結(jié)果分配傳感器。優(yōu)選地，傳送站位于傳感器之間，以減小傳感器和傳送站之間的平均距離。本發(fā)明的其他實(shí)施例包括形成運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的方法、控制機(jī)器振動(dòng)的方法、以及控制飛機(jī)結(jié)構(gòu)振動(dòng)的方法。應(yīng)該理解，前述概括描述和以下詳細(xì)描述這兩者都為本發(fā)明的示例，并且旨在提供用于理解要求的本發(fā)明的性質(zhì)和特征的概述或結(jié)構(gòu)。包括附圖以提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解，附圖加入在本說(shuō)明書(shū)中并且構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分。附圖示出了本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例， 和用于說(shuō)明本發(fā)明的原理和作用的描述。


圖1為示出在含有控制器的基站和連接至多個(gè)傳感器和多個(gè)致動(dòng)器的傳送站之間的數(shù)字處理鏈路的結(jié)構(gòu)圖。圖2為加入圖1的數(shù)字處理鏈路的主動(dòng)平衡系統(tǒng)的示意圖。圖3為示出嵌入在線圈組件中的傳送站的布置的結(jié)構(gòu)圖。圖4為示出用于生成抵消不平衡的平衡器轉(zhuǎn)子位置的示意圖。圖5為基于影響系數(shù)的控制算法的結(jié)構(gòu)圖。圖6為用于主軸平衡器的數(shù)字處理鏈路的電氣原理圖。圖7為在機(jī)身部分內(nèi)的飛機(jī)螺旋槳平衡器的示意圖。圖8為根據(jù)本發(fā)明加入數(shù)字處理鏈路的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖。圖9為用于圖8的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)的控制算法的結(jié)構(gòu)圖。
具體實(shí)施例方式在以下詳細(xì)描述中闡述了本發(fā)明的附加特性和優(yōu)點(diǎn)，并且對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明的部分其他特性和優(yōu)點(diǎn)將顯而易見(jiàn)或者通過(guò)實(shí)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利要求、和附圖的詳細(xì)描述的如本文所述的本發(fā)明，可以部分識(shí)別出本發(fā)明的其他特性和優(yōu)點(diǎn)?，F(xiàn)在，將對(duì)本發(fā)明的本優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)參考，在附圖中示出了其實(shí)例。圖1中所示的示例性數(shù)字處理鏈路10將基站14與傳送站12互連。傳送站12提供了用于從多個(gè)傳感器16輸入信號(hào)和用于將信號(hào)輸出至多個(gè)致動(dòng)器18的共用布線。在傳送站內(nèi)，諸如數(shù)字多路復(fù)用器的現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列的多路復(fù)用器/多路分配器20將來(lái)自多個(gè)傳感器的輸入信號(hào)組合為傳輸至通信節(jié)點(diǎn)22的單個(gè)集合傳感器信號(hào)?？梢栽诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中實(shí)現(xiàn)用于傳感器信號(hào)的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，或者可以為了該目的設(shè)置專(zhuān)用電路?？梢酝ㄟ^(guò)LVDS (低壓差分信號(hào)傳輸)或者RS422芯片連同以太網(wǎng)接口一起實(shí)現(xiàn)通信節(jié)點(diǎn)22，該通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)通信協(xié)議將集合傳感器信號(hào)傳輸至基站14，其中，該通信協(xié)議將集合傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式的一系列幀。絞合線對(duì) 24和沈根據(jù)規(guī)定協(xié)議傳送集合傳感器信號(hào)，該絞合線對(duì)M和沈包括與傳送站12和基站 14互連的數(shù)據(jù)傳輸和接收線。該協(xié)議通過(guò)絞合線對(duì)M和沈臨時(shí)傳播集合傳感器信號(hào)的能量以減少電干擾的生成?？梢詫ㄗ詣?dòng)斷路的保護(hù)電路觀集成到傳送站12中，以提供過(guò)載保護(hù)，防止雷擊或者其他寄生(spurious)高壓干擾?？梢詫㈩?lèi)似的保護(hù)電路30設(shè)置在基站14處。在基站14內(nèi)的類(lèi)似通信節(jié)點(diǎn)32根據(jù)通信協(xié)議接收集合傳感器信號(hào)，并且類(lèi)似的多路分配器/多路復(fù)用器34將集合傳感器信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)。控制器 36包括在控制軟件控制下運(yùn)行的數(shù)字信號(hào)處理器，該控制器接收單獨(dú)的傳感器信號(hào)，并且生成用于控制致動(dòng)器18的多個(gè)輸出控制信號(hào)。美國(guó)專(zhuān)利第5，757，662號(hào)和第6，236，934 號(hào)(通過(guò)引用結(jié)合于此作為參考)描述了還稱(chēng)作不平衡補(bǔ)償器的主動(dòng)平衡器，該主動(dòng)平衡器具有控制結(jié)構(gòu)和用于將與不平衡相關(guān)的傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為用于偏心驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊致動(dòng)器的控制信號(hào)的算法。多路分配器/多路復(fù)用器34將多個(gè)輸出控制信號(hào)結(jié)合為單個(gè)集合控制信號(hào)，根據(jù)通信協(xié)議，通過(guò)配線對(duì)M和26，利用用于傳輸?shù)耐ㄐ殴?jié)點(diǎn)32，將該單個(gè)集合控制信號(hào)傳送至傳送站12的通信節(jié)點(diǎn)22。傳送站12的多路復(fù)用器/多路分配器20將集合控制信號(hào)分成分別連接至多個(gè)致動(dòng)器18的多個(gè)單獨(dú)控制信號(hào)。盡管數(shù)字處理鏈路10能夠根據(jù)諸如以太網(wǎng)(Ethernet)協(xié)議的優(yōu)選通信協(xié)議傳送多個(gè)傳感器信號(hào)和多個(gè)控制信號(hào)，但是可以將數(shù)字處理鏈路10配置為僅傳送傳感器信號(hào)或者僅傳送控制信號(hào)或者該基站可以與多個(gè)傳送站連接，以分開(kāi)傳送傳感器信號(hào)和控制信號(hào)。除支持?jǐn)?shù)字通信以外，數(shù)字處理鏈路10還支持從基站14至傳送站12的電力傳輸。將電源40安裝在基站14內(nèi)，并且根據(jù)諸如以太網(wǎng)供電(Power over Ethernet(PoE)) 系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施方案，通過(guò)電連接器42和44將該電源分別連接至絞合線對(duì)M和26。在傳送站12內(nèi)，變壓器46通過(guò)電連接器48和50接收電力，以為一個(gè)或者多個(gè)傳感器16或者在傳送站12內(nèi)的或者另外與該傳送站相關(guān)聯(lián)的其他器件供電。數(shù)字處理鏈路10實(shí)現(xiàn)為諸如圖2所示的主動(dòng)平衡系統(tǒng)60的一部分。在諸如工具或者工件主軸的旋轉(zhuǎn)裝置內(nèi)的不平衡可能會(huì)成為在多種類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的有害振動(dòng)的重要來(lái)源。需要通過(guò)諸如添加、去除、或者重新分配旋轉(zhuǎn)裝置的質(zhì)量來(lái)抵消不平衡，從而實(shí)現(xiàn)校正。通常，因?yàn)橄拗剖褂貌粚?duì)稱(chēng)源，所以通常僅可以接近恢復(fù)旋轉(zhuǎn)對(duì)稱(chēng)。另外，平衡器的動(dòng)力和機(jī)械阻抗可能需要不平衡校正以適應(yīng)于速度的改變連續(xù)平衡處理還稱(chēng)作主動(dòng)平衡處理，該連續(xù)平衡處理適用于改變平衡必要條件。 同樣地，在用于傳送關(guān)于改變條件的傳感器信號(hào)和用于傳送對(duì)正在進(jìn)行的平衡校正的控制信號(hào)的機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)期間需要可靠通信。電控機(jī)床、旋轉(zhuǎn)動(dòng)力飛機(jī)、或者諸如工業(yè)通風(fēng)扇的其他旋轉(zhuǎn)機(jī)械的電磁環(huán)境可能產(chǎn)生電干擾，該電干擾影響傳感器和控制信號(hào)的傳輸，尤其影響本身較弱的或者需要在相當(dāng)長(zhǎng)距離的上傳導(dǎo)的信號(hào)。如圖2所示，圖1的數(shù)字處理鏈路10適于用作主動(dòng)平衡系統(tǒng)60的關(guān)鍵部分。支持通過(guò)前部軸承66和尾部軸承68而圍繞著旋轉(zhuǎn)軸64旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)主軸或軸62裝載有旋轉(zhuǎn)體70，該旋轉(zhuǎn)體可以采用包括加工器具(工具)、工件、螺旋槳、或者風(fēng)扇葉片的多種形式。 振動(dòng)敏感傳感器72和74提供了有關(guān)通過(guò)主軸或軸62旋轉(zhuǎn)所傳遞的振動(dòng)幅度和相位的及時(shí)信息，該振動(dòng)敏感傳感器可以采用加速計(jì)的形式。如有必要，可以將模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器集成到傳送站中，以將傳感器信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字形式。通過(guò)前部平衡器80和后部平衡器82提供校正，其中該前部平衡器和后部平衡器在與前部軸承66和后部軸承68相鄰的兩個(gè)橫向平面上提供校正。兩個(gè)平衡器80和82包括可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子組件84和88，與主軸或軸62 —起旋轉(zhuǎn)；以及線圈組件86和90，被設(shè)置為在用于實(shí)施平衡校正的組件84和88內(nèi)在角度上調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子。將狀態(tài)傳感器92、94、96、以及 98嵌入在線圈組件86和90內(nèi)，以報(bào)告主軸或軸62和平衡器80和82的性能。狀態(tài)傳感器 92、94、96、以及98可以包括用于監(jiān)控轉(zhuǎn)子的速度和相對(duì)位置的霍爾效應(yīng)(Hall Effect) 傳感器、溫度傳感器、以及數(shù)字加速計(jì)，優(yōu)選地，所有這些傳感器都集成在線圈組件86和90 中。如所示的，將通過(guò)振動(dòng)傳感器72和74所獲取的振動(dòng)信息和通過(guò)性能傳感器92、 94、96、以及98所獲取的狀態(tài)信息這兩者傳遞至傳送站12。特別當(dāng)僅將平衡器80和82之一用于實(shí)施平衡操作時(shí)，傳送站12本身可以集成在線圈組件86和90之一中(例如，位于保持在線圈組件內(nèi)的一塊或者多塊電路板中)。如關(guān)于圖1的數(shù)字處理鏈路所述的，組合傳感器信號(hào)并且根據(jù)數(shù)字通信協(xié)議將該傳感器信號(hào)共同地傳輸至基站14，在該基站處根據(jù)用于生成操作相應(yīng)線圈組件86和90的輸出控制信號(hào)的已知算法分離并且處理該傳感器信號(hào)，相應(yīng)線圈組件86和90用作致動(dòng)器 18。盡管將輸出控制信號(hào)直接傳遞至線圈組件86和90，但是優(yōu)選地，將基站14設(shè)置為組合控制信號(hào)并且根據(jù)數(shù)字通信協(xié)議將控制信號(hào)共同地傳輸至傳送站，在該傳送站處分離控制信號(hào)并且將該控制信號(hào)進(jìn)一步傳送至相應(yīng)線圈組件86和90?？梢詫⒒?4連同PoE系統(tǒng)用于通過(guò)相同配線對(duì)24和26提供電力，其中，該相同配線對(duì)支持在基站14和傳送站12之間的數(shù)字通信，以將電力傳輸至任何傳感器72、74、92、94、96、98或者與傳送站12相關(guān)聯(lián)的其他器件。可以將基站14設(shè)置為遠(yuǎn)離傳送站12或者甚至結(jié)合到機(jī)床、飛機(jī)、或者其他需要平衡的旋轉(zhuǎn)機(jī)械的控制器內(nèi)，該基站包括具有嵌入軟件的系統(tǒng)控制器36。保護(hù)在基站和傳送站之間的通信免受環(huán)境電氣干擾，并且該通信本身生成與其他通信的電干擾較小。圖3示出了嵌入在平衡器的線圈組件中的傳送站100的布置。示出了均連接至多路復(fù)用器/多路分配器的三個(gè)霍爾效應(yīng)(Hall Effect)傳感器102、104、以及106、溫度傳感器108、以及數(shù)字加速計(jì)110，優(yōu)選地，在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列112內(nèi)實(shí)現(xiàn)這些器件。用于驅(qū)動(dòng)數(shù)字加速器110的振蕩器114也連接至現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列112?？梢詫⒌诙袷幤?未示出)設(shè)置為驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列112。作為選擇，或者添加至嵌入式數(shù)字加速計(jì)110，可以與數(shù)字調(diào)節(jié)器118和模數(shù)轉(zhuǎn)換器120 —起使用外部模擬加速計(jì)116以將振動(dòng)信息提供給現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列112。在現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列中組合多個(gè)傳感器信號(hào)并且將多個(gè)傳感器信號(hào)連接至通信節(jié)點(diǎn)，這里，將該通信節(jié)點(diǎn)示出為包括用于通過(guò)配線對(duì)1 根據(jù)數(shù)字通信協(xié)議(以太網(wǎng))將數(shù)據(jù)傳輸至基站(未示出)和接收數(shù)據(jù)的成對(duì)數(shù)字通信芯片122和124(例如，LVDS 或者 RS422)。圖2的主動(dòng)平衡系統(tǒng)60示出了在與用于主軸或軸62的隔離軸承支撐66和68相鄰的兩個(gè)平面內(nèi)的主動(dòng)平衡。然而，如果單個(gè)平衡器位于諸如不平衡工件的不平衡源附近， 則單個(gè)平衡器可充分去除振動(dòng)所致不平衡。如圖4所示，優(yōu)選地，平衡器80和82均包括兩個(gè)嵌入式不平衡的轉(zhuǎn)子，該轉(zhuǎn)子圍繞主軸或軸62的旋轉(zhuǎn)軸64角度可調(diào)。通過(guò)(a)相對(duì)于彼此在角度上調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子以調(diào)節(jié)不平衡校正的幅度，并且(b)共同調(diào)節(jié)圍繞主軸或軸62的軸線64的轉(zhuǎn)子，以調(diào)節(jié)不平衡校正的角定向或者相位角，從而實(shí)現(xiàn)不平衡設(shè)置。平衡器80和82感測(cè)出振動(dòng)，并且進(jìn)行不平衡調(diào)節(jié)以減小振動(dòng)?？刂破?6連續(xù)監(jiān)控加速計(jì)振動(dòng)等級(jí)，并且當(dāng)該振動(dòng)超過(guò)設(shè)置在軟件中的最大可允許等級(jí)時(shí)，控制器36確定需要的不平衡校正的幅度和相角。從控制器36所輸出的控制信號(hào)可以為到達(dá)平衡器線圈組件86和90的精確成形電流脈沖的形式以將轉(zhuǎn)子移動(dòng)至新角位置。當(dāng)振動(dòng)等級(jí)低于最大可允許等級(jí)時(shí)，該轉(zhuǎn)子保持在其設(shè)置角位置，而沒(méi)有來(lái)自控制器36的進(jìn)一步輸入。來(lái)自平衡器線圈組件86和90的狀態(tài)信息連同加速計(jì)振動(dòng)信號(hào)一起提供給在控制器36內(nèi)的適應(yīng)算法的輸入。優(yōu)選算法計(jì)算出系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系數(shù)，并且生成線圈組件86和90的放大器輸出控制信號(hào)。輸出控制信號(hào)將受力的轉(zhuǎn)子組件角度移動(dòng)至期望角位置。將線圈組件固定在靜止架或者殼體，并且以磁場(chǎng)形式通過(guò)間隙傳遞驅(qū)動(dòng)動(dòng)力。永磁體的使用允許對(duì)重轉(zhuǎn)子被動(dòng)地固定在適當(dāng)位置而不需要外部動(dòng)力。優(yōu)選地，控制算法是基于所謂的“影響系數(shù)”的使用，該“影響系數(shù)”為復(fù)值傳遞函數(shù)系數(shù)，該復(fù)值傳遞函數(shù)系數(shù)涉及以給定轉(zhuǎn)速?gòu)哪骋黄胶馄矫嬷料嚓P(guān)振動(dòng)傳感器72或74 的穩(wěn)態(tài)輸出的不平衡輸入。可以通過(guò)實(shí)驗(yàn)或者通過(guò)適應(yīng)控制方法獲得這些影響系數(shù)。例如，可以在多次反復(fù)振動(dòng)控制的每次期間對(duì)振動(dòng)數(shù)據(jù)取樣，并且將該振動(dòng)數(shù)據(jù)解調(diào)，以獲得復(fù)值聲音振動(dòng)。基于測(cè)量的振動(dòng)數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)的影響系數(shù)，控制器計(jì)算需要的角位置或者轉(zhuǎn)子，以最小化感測(cè)出的振動(dòng)。優(yōu)選地，在適用于改變條件的每次校正以后，該控制器重新計(jì)算影響系數(shù)。如圖 5 所示，在 S.W.Dyer，W.Winzenz，and G. Billoud 在 Proceedings of the XIIIth Symposium Vibrations ， Shocks & Noise， Lyon France, 2002 巾)^ 白勺t示H 為〃 Active In-Process Balancing"的文章中公開(kāi)了優(yōu)選控制算法，該公開(kāi)結(jié)合于此作為參考。圖6提供了用于主軸平衡器的數(shù)字處理鏈路的電氣原理圖?？梢詫⒅鲃?dòng)平衡系統(tǒng)60應(yīng)用于用于諸如C-130和E2C飛機(jī)螺旋槳的飛機(jī)的飛行中螺旋槳平衡系統(tǒng)(In-Flight Propeller Balancing Systems (IPBS))?？梢詫⒃撓到y(tǒng)設(shè)計(jì)為減少諸如可能通過(guò)螺旋槳的靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)不平衡所導(dǎo)致的在螺旋槳和變速箱處的同頻(IP)振動(dòng)等級(jí)。在圖7中示出了平衡系統(tǒng)的原理圖。
優(yōu)選地，平衡系統(tǒng)在地面空轉(zhuǎn)和飛行動(dòng)作期間自主運(yùn)轉(zhuǎn)，以監(jiān)控螺旋槳不平衡， 并且抵消監(jiān)控的不平衡以減少振動(dòng)。在飛行動(dòng)作期間，外部對(duì)象可能會(huì)損害飛機(jī)螺旋槳， 該外部對(duì)象使得螺旋槳不平衡并且產(chǎn)生駕駛艙噪聲和振動(dòng)。對(duì)于不同的發(fā)動(dòng)機(jī)功率設(shè)置或者氣動(dòng)螺旋槳負(fù)載，需要的平衡校正也可以不同。在可變螺距螺旋槳(variable pitch propeller)上，葉片外形和螺距的較小變化可能產(chǎn)生同頻振動(dòng)。因此，需要涉及平衡器和平衡器控制器之間的重要飛行中的通信的主動(dòng)平衡來(lái)補(bǔ)償在不同飛行條件下的動(dòng)態(tài)平衡變化。主動(dòng)平衡系統(tǒng)60可以減小通過(guò)靜態(tài)和氣動(dòng)力不平衡所導(dǎo)致的同頻(IP)振動(dòng)，并且因此改善了螺旋槳組件和其他發(fā)動(dòng)機(jī)組件的壽命。如圖8所示，根據(jù)本發(fā)明，主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)150類(lèi)似地受益于數(shù)字處理鏈路152。 可以將主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)150集成到固定翼飛機(jī)或者直升機(jī)的機(jī)身中。諸如以加速計(jì)的形式的多個(gè)振動(dòng)傳感器154和諸如以轉(zhuǎn)速計(jì)的形式的速度傳感器156收集涉及進(jìn)行中的振動(dòng)的信息，并且將該信息傳送至傳送站158。在傳送站158內(nèi)，特別地，如關(guān)于圖1的傳送站12所述的，將多個(gè)振動(dòng)傳感器信號(hào)和速度傳感器信號(hào)組合到集合傳感器信號(hào)中，并且根據(jù)保護(hù)數(shù)字通信協(xié)議利用配線對(duì)160將這些信號(hào)傳輸至基站162。 特別地，如關(guān)于圖1的基站14所述，在基站162內(nèi)將集合傳感器信號(hào)分成單獨(dú)的傳感器信號(hào)。根據(jù)用于輸出用于致動(dòng)器170、172、以及174的控制信號(hào)的傳統(tǒng)算法，在基站 162內(nèi)處理單獨(dú)的傳感器信號(hào)。優(yōu)選地，沿著公共總線164以數(shù)字形式將輸出信號(hào)傳送至一系列放大器176、178、以及180，這些放大器根據(jù)輸出控制信號(hào)從用于驅(qū)動(dòng)致動(dòng)器170、172、 以及174的電源182接收電力。傳感器和致動(dòng)器的數(shù)量適用于特定應(yīng)用。致動(dòng)器170、172、以及174可以為固定至諸如機(jī)身的振動(dòng)結(jié)構(gòu)184的電磁力生成器，并且該致動(dòng)器包括經(jīng)由線性震蕩或者旋轉(zhuǎn)電磁驅(qū)動(dòng)質(zhì)量塊。優(yōu)選地，機(jī)電致動(dòng)器利用機(jī)械共振以N/rev的頻率將作用力放大。用于直升機(jī)應(yīng)用的典型調(diào)諧頻率以300磅至1200磅的力從17. 2赫茲(Hertz)至28赫茲(Hertz) 的范圍內(nèi)變動(dòng)。優(yōu)選地，控制算法基于用于包括可以從Lord Corporation of Cary, North Carolina購(gòu)買(mǎi)到的DC-9和Citation X的固定翼飛機(jī)的諸如LOAD NVXTM系統(tǒng)的時(shí)域 Filtered-X最小均方(LMS)。圖9表示示出用在LOAD AVCS中的Filter-X LMS算法的結(jié)構(gòu)圖。優(yōu)選地，以三個(gè)階段執(zhí)行用于使主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)適用于直升機(jī)或者其他飛機(jī)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理。在第一階段，獲得傳送函數(shù)，并且測(cè)量出在多種飛行條件下的機(jī)身振動(dòng)。在第二階段中，通過(guò)限定每個(gè)致動(dòng)器的位置和作用力能力(force capacity)以及每個(gè)加速計(jì)的位置將測(cè)量出的數(shù)據(jù)用于將系統(tǒng)最優(yōu)化。在第三階段中，在飛機(jī)上安裝主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，并且通過(guò)飛行測(cè)試顯示出性能。在潛在致動(dòng)器位置和控制加速計(jì)位置之間比較飛行振動(dòng)的測(cè)量值和傳遞函數(shù)。優(yōu)選地，對(duì)于包括最小起飛重力和最大起飛重力的飛機(jī)的重力配制的多個(gè)重量與重心中的三個(gè)收集該數(shù)據(jù)。對(duì)于這些配制中的每個(gè)，還實(shí)施飛行測(cè)試，以測(cè)量飛行振動(dòng)。通常，每次飛行由20個(gè)穩(wěn)定(穩(wěn)態(tài))和瞬態(tài)飛行條件組成。使用收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行最優(yōu)化分析，以確定傳感器和致動(dòng)器的位置的適當(dāng)數(shù)量， 并且預(yù)測(cè)相關(guān)振動(dòng)降低性能和其相關(guān)重力損失。優(yōu)選地，為了顯示出飛行性能，安裝了主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)的幾種不同配制。為了比較，通過(guò)激活和去激活的系統(tǒng)來(lái)記錄振動(dòng)測(cè)量值。在諸如轉(zhuǎn)向和閃光的瞬態(tài)條件下測(cè)試系統(tǒng)性能。評(píng)估系統(tǒng)穩(wěn)定性和跟蹤能力，并且實(shí)施最后軟件調(diào)試。通過(guò)去除在傳感器或者其他裝置和控制器之間的長(zhǎng)距離配線，期待能夠降低與數(shù)字處理鏈路10類(lèi)似的輸出處理鏈路152的重力、成本、以及復(fù)雜性，并且通過(guò)利用數(shù)字通信協(xié)議并且在傳輸?shù)膬啥颂幇Ｗo(hù)電路來(lái)改善可靠性。本領(lǐng)域中的技術(shù)人員應(yīng)該明白，在不背離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行多種修改和改變。因此，為了本發(fā)明覆蓋本領(lǐng)域中的技術(shù)人員在所附權(quán)利要求和其等同物的范圍內(nèi)所提供的本發(fā)明的修改和改變。旨在通過(guò)相同或不同的結(jié)構(gòu)或者步驟來(lái)實(shí)現(xiàn)在權(quán)利要求中的不同術(shù)語(yǔ)或短語(yǔ)的范圍。
權(quán)利要求
1.一種用于調(diào)節(jié)振動(dòng)的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括多個(gè)傳感器，用于獲取關(guān)于所述振動(dòng)的信息，致動(dòng)器，用于抵消所述振動(dòng)，控制器，用于處理從所述傳感器所獲取的所述信息，并且用于控制所述致動(dòng)器以抵消所述振動(dòng)，數(shù)字處理鏈路，位于所述多個(gè)傳感器和所述控制器之間，包括傳送站，包括多路復(fù)用器/多路分配器，用于將來(lái)自所述傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)；以及通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)通信協(xié)議傳輸所述集合信號(hào)，基站，包括另一通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)所述通信協(xié)議接收所述集合信號(hào)；以及多路分配器/多路復(fù)用器，用于將所述集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)，以及數(shù)據(jù)傳輸和接收線，與所述傳送站和所述基站互連，以及所述控制器被配置為處理來(lái)自所述基站的所述數(shù)字信號(hào)，并且輸出用于控制調(diào)節(jié)振動(dòng)的所述致動(dòng)器的控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述基站的所述通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述通信協(xié)議傳輸用于所述致動(dòng)器的所述控制信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述基站的所述通信節(jié)點(diǎn)利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線將用于所述致動(dòng)器的所述控制信號(hào)傳輸至所述傳送站的所述通信節(jié)點(diǎn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，(a)所述致動(dòng)器為多個(gè)致動(dòng)器之一，(b) 所述控制器輸出多個(gè)控制信號(hào)，(c)所述基站的所述多路分配器/多路復(fù)用器將所述多個(gè)控制信號(hào)組合為集合控制信號(hào)，以利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線傳輸，以及(d)所述傳送站的所述多路復(fù)用器/多路分配器將所述集合控制信號(hào)分成連接至所述多個(gè)致動(dòng)器的多個(gè)控制信號(hào)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器為多個(gè)致動(dòng)器之一，并且進(jìn)一步包括第二數(shù)字處理鏈路，位于所述基站和將所述基站與所述多個(gè)致動(dòng)器互連的第二傳送站之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述基站的所述多路分配器/多路復(fù)用器將用于所述致動(dòng)器的輸出控制信號(hào)組合為集合輸出控制信號(hào)，并且所述基站的所述通信節(jié)點(diǎn)根據(jù)所述通信協(xié)議將所述集合輸出控制信號(hào)傳輸至所述第二傳送站。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述第二傳送站的通信節(jié)點(diǎn)接收所述集合輸出控制信號(hào)，并且所述第二傳送站的多路復(fù)用器/多路分配器將所述集合輸出控制信號(hào)分成至所述致動(dòng)器的多個(gè)控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括電源，與所述基站相關(guān)聯(lián)，用于利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線傳輸電力，以及變壓器，與所述傳送站相關(guān)聯(lián)，用于利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線接收電力，并且用于調(diào)節(jié)傳送至一個(gè)或多個(gè)所述傳感器的所述電力。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述傳送站的所述通信節(jié)點(diǎn)被設(shè)置為將所述集合信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式的一系列幀。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，將所述傳送站的所述通信節(jié)點(diǎn)設(shè)置為利用所述數(shù)據(jù)傳輸線臨時(shí)傳播所述集合信號(hào)的能量，以減少干擾。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述傳送站的所述通信節(jié)點(diǎn)包括斷路，以避免傳輸雷電浪涌。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述傳送站包括模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，以將來(lái)自所述傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器包括兩個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，該偏心質(zhì)量塊在電線圈的影響下可圍繞旋轉(zhuǎn)軸相對(duì)地在角度上定位。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)傳感器包括加速計(jì)，用于測(cè)量振動(dòng)；以及其他傳感器，用于測(cè)量所述偏心質(zhì)量塊的所述相對(duì)角位置。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器放大具有一個(gè)或多個(gè)調(diào)諧頻率的力。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器包括一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，可圍繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述致動(dòng)器包括可移動(dòng)質(zhì)量塊，可沿著線性軸往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述多個(gè)傳感器包括加速計(jì)，用于感測(cè)出振動(dòng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，將所述傳送站定位為減小在所述傳送站和所述多個(gè)傳感器之間的平均距離。
20.一種用于可旋轉(zhuǎn)軸的主動(dòng)平衡器，包括一個(gè)或者多個(gè)偏心質(zhì)量塊，可關(guān)于所述可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸定位，驅(qū)動(dòng)器，用于關(guān)于所述可旋轉(zhuǎn)軸的所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸重新定位所述一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，多個(gè)傳感器，包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器和一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器，用于監(jiān)控所述可旋轉(zhuǎn)軸的工作特性。控制器，用于處理從所述傳感器所獲得的所述信息并且用于控制所述驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)以減少所述可旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)，傳送站，從所述傳感器和連接至所述控制器的基站收集信息，以及通信協(xié)議，用于以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式在所述傳送站和所述基站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的主動(dòng)平衡器，其中，所述驅(qū)動(dòng)器形成為線圈組件的一部分， 將所述多個(gè)傳感器中的一個(gè)或多個(gè)嵌入在所述線圈組件中。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的主動(dòng)平衡器，其中，所述多個(gè)傳感器包括在所述線圈組件中的一個(gè)或多個(gè)傳感器，用于監(jiān)控所述一個(gè)或者多個(gè)偏心質(zhì)量塊的所述位置。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的主動(dòng)平衡器，其中，所述傳送站包括多路復(fù)用器/多路分配器，用于將來(lái)自所述傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)；以及通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)所述通信協(xié)議傳輸所述集合信號(hào)。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的主動(dòng)平衡器，其中，所述基站包括另一通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)所述通信協(xié)議接收所述集合信號(hào)；以及多路分配器/多路復(fù)用器，用于將所述集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)。
25.根據(jù)權(quán)利要求20所述的主動(dòng)平衡器，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)傳輸和接收線，與所述傳送站和所述基站相連接，用于根據(jù)所述通信協(xié)議交換信息；以及電源，與所述基站相關(guān)聯(lián)，用于利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線將電力傳輸至所述傳送站。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的主動(dòng)平衡器，進(jìn)一步包括一條或多條電力傳輸路徑，從所述傳送站至所述多個(gè)傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。
27.一種用于將支持構(gòu)件旋轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)最小化的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，包括 多個(gè)傳感器，與所述結(jié)構(gòu)安裝在一起，用于監(jiān)控振動(dòng)，一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，以調(diào)諧頻率驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)質(zhì)量塊，控制器，從所述多個(gè)傳感器接收信息，并且控制一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器的運(yùn)轉(zhuǎn)，從而去除在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)感測(cè)出的振動(dòng)，傳送站，從所述傳感器和連接至所述控制器的基站收集信息，以及通信協(xié)議，用于以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式在所述傳送站和所述基站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述傳送站位于所述多個(gè)傳感器的中央，以減小在所述傳感器和所述傳送站之間的平均距離。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)傳輸和接收線，與所述傳送站和基站相連接，用于根據(jù)所述通信協(xié)議傳遞信息；以及電源，與所述基站相關(guān)聯(lián)， 用于利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線將除數(shù)據(jù)以外的電力傳輸至所述傳送站。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，進(jìn)一步包括一條或多條電力傳輸路徑，從所述傳送站至所述多個(gè)傳感器中的一個(gè)或多個(gè)。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述傳送站包括多路復(fù)用器/ 多路分配器，用于將來(lái)自所述傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)；以及第一通信節(jié)點(diǎn)，用于根據(jù)所述通信協(xié)議傳輸所述集合信號(hào)。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的主動(dòng)振動(dòng)控制系統(tǒng)，其中，所述基站包括第二通信節(jié)點(diǎn)， 用于根據(jù)所述通信協(xié)議接收所述集合信號(hào)；以及多路分配器/多路復(fù)用器，用于將所述集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)。
33.一種抵消振動(dòng)的方法，包括以下步驟 使用多個(gè)傳感器監(jiān)控振動(dòng)，輸出來(lái)自所述多個(gè)傳感器的信號(hào)，用于傳達(dá)關(guān)于所述振動(dòng)的信息， 在傳送站處將來(lái)自所述傳感器的所述信號(hào)組合為集合信號(hào)，根據(jù)通信協(xié)議，以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式利用數(shù)據(jù)傳輸和接收線傳輸所述集合信號(hào)，根據(jù)所述通信協(xié)議，在與控制器相關(guān)聯(lián)的基站處接收所述集合信號(hào)，利用所述數(shù)據(jù)傳輸和接收線將來(lái)自與所述基站相關(guān)聯(lián)的電源的電力傳輸至所述發(fā)送站，將來(lái)自所述傳送站的電力分配給所述傳感器中的一個(gè)或多個(gè)，將在所述基站處所接收到的所述集合信號(hào)分成多個(gè)可處理數(shù)字信號(hào)，以及處理在所述控制器中的所述數(shù)字信號(hào)，以及將來(lái)自所述控制器的信號(hào)輸出至致動(dòng)器，從而抵消所述監(jiān)控振動(dòng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，包括根據(jù)優(yōu)化設(shè)計(jì)所得到結(jié)果，分配所述傳感器的步驟。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，包括將所述傳送站定位在所述傳感器之間，以減小在所述傳感器和所述傳送站之間的平均距離的步驟。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述傳輸所述集合信號(hào)的步驟包括將所述集合信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式的一系列幀。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中，所述傳輸所述集合信號(hào)的步驟包括利用所述數(shù)據(jù)傳輸線臨時(shí)傳播所述集合信號(hào)的能量，以減少干擾。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，包括將來(lái)自所述傳感器的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的步驟。
39.一種制作用于調(diào)節(jié)振動(dòng)的振動(dòng)控制系統(tǒng)的方法，所述方法包括以下步驟配置多個(gè)傳感器，用于獲取關(guān)于所述振動(dòng)的信息，設(shè)置致動(dòng)器，用于抵消所述振動(dòng)，設(shè)置控制器，用于處理來(lái)由所述傳感器獲取到所述信息和用于控制所述致動(dòng)器，以抵消所述振動(dòng)，在所述多個(gè)傳感器和所述控制器之間建立數(shù)字處理鏈路，包括以下步驟在傳送站處將來(lái)自所述傳感器的信號(hào)組合為集合信號(hào)，并且根據(jù)通信協(xié)議從所述傳送站傳輸所述集合信號(hào)，以及根據(jù)所述通信協(xié)議在基站處接收所述集合信號(hào)，并且將所述集合信號(hào)分成多個(gè)可分離處理的數(shù)字信號(hào)，以及通過(guò)所述控制器處理來(lái)自所述基站的所述數(shù)字信號(hào)，并且輸出用于控制所述致動(dòng)器的控制信號(hào)，從而調(diào)節(jié)所述振動(dòng)。
40.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，包括將所述傳送站設(shè)置在所述傳感器之間的步驟， 以減小所述傳感器和所述傳送站之間的平均距離。
41.根據(jù)權(quán)利要求39所述的方法，包括在所述控制器和所述致動(dòng)器之間建立數(shù)字處理鏈路的步驟。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述致動(dòng)器為多個(gè)致動(dòng)器之一，并且所述在所述控制器和所述致動(dòng)器之間建立數(shù)字處理鏈路的步驟包括在所述基站處將來(lái)自所述控制器的輸出控制信號(hào)組合為集合輸出控制信號(hào)，并且根據(jù)所述通信協(xié)議從所述基站傳輸所述集合輸出控制信號(hào)。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述在所述控制器和所述致動(dòng)器之間建立數(shù)字處理鏈路的步驟包括根據(jù)所述通信協(xié)議在所述傳送站處接收所述集合輸出控制信號(hào)， 并且將所述集合輸出控制信號(hào)分成至所述致動(dòng)器的多個(gè)分離控制信號(hào)。
44.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，其中，所述在所述控制器和所述致動(dòng)器之間建立數(shù)字處理鏈路的步驟包括根據(jù)所述通信協(xié)議在第二傳送站處接收所述集合輸出控制信號(hào)， 并且將所述集合輸出控制信號(hào)分成至所述致動(dòng)器的多個(gè)分離控制信號(hào)。
45.一種控制機(jī)械振動(dòng)的方法，所述方法包括以下步驟使用于機(jī)械可旋轉(zhuǎn)軸的主動(dòng)平衡器運(yùn)轉(zhuǎn)，具有可關(guān)于所述機(jī)械可旋轉(zhuǎn)軸的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸定位的一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，使用包括一個(gè)或多個(gè)旋轉(zhuǎn)傳感器和一個(gè)或多個(gè)振動(dòng)傳感器的多個(gè)傳感器監(jiān)控所述機(jī)械可旋轉(zhuǎn)軸的振動(dòng)特征，在傳送站處收集來(lái)自所述傳感器信息，并且通過(guò)基站將所述收集的信息傳輸至控制器，以及根據(jù)通信協(xié)議以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式在所述傳送站和所述基站之間發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通過(guò)所述控制器處理從所述傳感器所獲取的所述信息，并且從所述控制器輸出用于所述主動(dòng)平衡器的控制信號(hào)，以及響應(yīng)于所述控制信號(hào)，關(guān)于所述機(jī)械可旋轉(zhuǎn)軸的所述旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸重新定位所述主動(dòng)平衡器的所述一個(gè)或多個(gè)偏心質(zhì)量塊，從而減小在所述機(jī)械可旋轉(zhuǎn)軸中的振動(dòng)。
46. 一種控制在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的多種振動(dòng)的方法，所述方法包括以下步驟 使用與所述結(jié)構(gòu)安裝在一起的多個(gè)傳感器監(jiān)控在所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的振動(dòng)，以及在傳送站處收集來(lái)自所述傳感器的信息，并且將所述收集到的信息傳輸至與控制器連接的基站，以及根據(jù)通信協(xié)議在所述傳送站和所述基站之間以用于監(jiān)控和再發(fā)錯(cuò)誤傳輸?shù)囊?guī)定格式發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，通過(guò)所述控制器處理來(lái)自所述多個(gè)傳感器的所述信息，并且將控制信號(hào)輸出至以諧振頻率驅(qū)動(dòng)可移動(dòng)質(zhì)量塊的一個(gè)或多個(gè)致動(dòng)器，以及以所述調(diào)諧頻率使所述一個(gè)或者多個(gè)致動(dòng)器運(yùn)轉(zhuǎn)，以去除在所述結(jié)構(gòu)內(nèi)的感測(cè)出的振動(dòng)，其中，調(diào)節(jié)在所述飛機(jī)結(jié)構(gòu)中的所述振動(dòng)。
全文摘要
一種用于振動(dòng)控制系統(tǒng)的數(shù)字處理鏈路在傳送站處收集傳感器信號(hào)并且將該傳感器信號(hào)組合為集合信號(hào)，利用數(shù)字通信協(xié)議將該集合信號(hào)傳輸至基站。在基站處分離傳感器信號(hào)，并且單獨(dú)處理該傳感器信號(hào)，以生成至致動(dòng)器的一個(gè)或者多個(gè)輸出控制信號(hào)，從而抵消測(cè)量的振動(dòng)。
文檔編號(hào)G05B19/404GK102209942SQ200980144451
公開(kāi)日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2009年9月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月6日
發(fā)明者斯蒂芬·F·希爾德布蘭德, 道格拉斯·斯汪森, 馬修·A·史密斯, 馬修·弗格森 申請(qǐng)人:洛德公司