一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统

本发明涉及主动振动控制，具体涉及一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统。

背景技术：

1、在先进光源领域，光学元件的角度稳定性对光束传输有着非常重要的影响，该角度稳定性主要由对应的光学元件调节机构受到外界激励后的振动决定。

2、为了提高设备的稳定性，一般采取优化机械结构设计的方式提升调节机构的固有频率，或者采取被动减振的方式减小激励来实现。前者对于低频振动没有减振效果，后者减振效率较低且灵活性较差。

3、主动振动控制具有较好的灵活性，对于结构的模态振动具有较高的隔振效率，理论上具有低频隔振能力。主动振动控制依靠执行器产生次级激励抵消初级激励对结构的影响。一般采取主动隔振的方法进行精密设备的主动振动控制，主动隔振有两种布置执行器的方法，第一种是将执行器布置在位于系统上层的靠近光学元件的调节机构中，第二种是将执行器布置在位于系统下层的靠近地面的基础支撑结构中，前者由于调节机构具有较高固有频率而具有较低的低频减振效率，后者由于负载很重而对执行器提出了较高要求。

4、此外，还有一种主动控制的方法是主动质量阻尼，它通过在被控结构上方布置一个质量执行器来产生次级作用力。这种方法对高于质量阻尼器固有频率的频段具有减振效果，可以通过设计低固有频率的质量阻尼器以对低频振动进行控制。然而，主动质量阻尼在质量阻尼器的固有频率附近会产生振动放大(即溢出效应)，且振动放大的程度与质量阻尼器的阻尼大小有关。

5、因此，如何降低主动质量阻尼在质量阻尼器的固有频率附近的振动放大，就成了本领域技术人员亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，以解决现有主动质量阻尼在质量阻尼器的固有频率附近存在振动放大的技术问题。

2、本发明所采的技术方案为：一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，包括：

3、被控结构；

4、角度振动传感器，所述角度振动传感器设置在被控结构上，且所述角度振动传感器能够检测被控结构的角度振动信息；

5、质量阻尼器，所述质量阻尼器设置在被控结构上，且所述质量阻尼器能够对被控结构输出次级转矩；

6、内部振动传感器，所述内部振动传感器设置在质量阻尼器的质量块上，且所述内部振动传感器能够检测质量块在控制方向上的线性振动信息；

7、控制器，所述控制器与角度振动传感器、内部振动传感器和质量阻尼器电信号连接，且所述控制器能够根据接收的角度振动信息和线性振动信息向质量阻尼器输出用于控制质量阻尼器动作的驱动信号。

8、优选的，所述质量阻尼器包括质量块、连接框架、弹性片和执行器，所述连接框架固定设置在被控结构上表面上，所述质量块设置在连接框架内部，在垂直控制方向上，所述质量块的两侧通过弹性片与连接框架固定连接；在控制方向上，所述执行器设置在质量块一端和连接框架之间，且所述执行器包括动连接部和静连接部，所述静连接部与连接框架固定连接，所述动连接部与质量块固定连接，所述内部振动传感器安装在质量块的另一端。

9、优选的，四个所述弹性片对称设置在质量块的两侧。

10、优选的，所述弹性片为不锈钢片。

11、优选的，所述执行器为音圈电机。

12、优选的，所述质量阻尼器设置在远离被控结构的质心的位置，且所述质量阻尼器与质心的连线与控制方向垂直。

13、优选的，所述内部振动传感器为速度传感器。

14、本发明的有益效果：

15、本发明通过引入质量阻尼器的内部速度反馈，实现了外部速度反馈的增益裕度的提高，进而提高了被控结构主要模态的固有频率附近的减振效果，同时抑制了质量阻尼器的固有频率附近的振动放大，实现了主动质量阻尼的减振效果和装置角度稳定性的提高。

技术特征：

1.一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，所述质量阻尼器(300)包括质量块(310)、连接框架(320)、弹性片(330)和执行器(340)，所述连接框架(320)固定设置在被控结构(100)上表面上，所述质量块(310)设置在连接框架(320)内部，在垂直控制方向上，所述质量块(310)的两侧通过弹性片(330)与连接框架(320)固定连接；在控制方向上，所述执行器(340)设置在质量块(310)一端和连接框架(320)之间，且所述执行器(340)包括动连接部(341)和静连接部(342)，所述静连接部(342)与连接框架(320)固定连接，所述动连接部(341)与质量块(310)固定连接，所述内部振动传感器(400)安装在质量块(310)的另一端。

3.根据权利要求2所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，四个所述弹性片(330)对称设置在质量块(310)的两侧。

4.根据权利要求3所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，所述弹性片(330)为不锈钢片。

5.根据权利要求2所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，所述执行器(340)为音圈电机。

6.根据权利要求1所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，所述质量阻尼器(300)设置在远离被控结构(100)的质心的位置，且所述质量阻尼器(300)与质心的连线与控制方向垂直。

7.根据权利要求1所述的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，其特征在于，所述内部振动传感器(400)为速度传感器。

技术总结本发明公开了主动振动控制技术领域的一种基于质量阻尼器的角度主动控制系统，包括被控结构；设置在被控结构上的角度振动传感器，角度振动传感器能够检测被控结构的角度振动信息；设置在被控结构上的质量阻尼器；设置在质量阻尼器的质量块上的内部振动传感器，内部振动传感器能够检测质量块在控制方向上的线性振动信息；控制器，控制器与角度振动传感器、内部振动传感器和质量阻尼器电信号连接，且控制器能够根据接收的角度振动信息和线性振动信息向质量阻尼器输出用于控制质量阻尼器动作的驱动信号。本发明采用内部速度反馈的方法，通过提高外部速度反馈的增益裕度和减少质量阻尼器在固有频率附近的振动放大实现主动质量阻尼减振效果的提高。技术研发人员：刘芳,何世靖,刘志受保护的技术使用者：上海科技大学技术研发日：技术公布日：2024/7/15