三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法

摘要

本发明涉及一种三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法，将力传感器放置在主动隔振器外壳与上夹板之间，或放置在主动隔振器外壳与基座之间，主动隔振器外壳上外加加速度传感器，主动隔振器外壳上外加的加速度传感器，分别测得基座垂、横、纵三个方向的加速度响应，再用同方向的力信号和加速度信号在同一时刻测得的信号计算得到相关数（卷积）信号后得出误差信号，本发明实际可应用于振动环境复杂的船舶、飞机等动力机械设备的主动隔振，并保证主动隔振系统的顺利运行。

权利要求

1.三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法，在主动隔振器系统中，三个作动器分别对垂、横、纵三个方向施加次级激励源用以抑制基座振动，其特征在于，将两个三向力传感器对称设置在主动隔振器外壳与上夹板之间，或设置在主动隔振器外壳与基座之间，在每个三向力传感器设置位置的主动隔振器外壳上对应安装三向加速度传感器；

此时用主动隔振器外壳上外加的加速度传感器，分别测得基座横x、纵y、垂z三个方向的加速度响应，用同一时刻测得的同方向的力信号和加速度信号计算卷积后得出误差信号，即：由于有两组三向力传感器和三向加速度传感器，将每个方向测得的两个误差信号取平均值作为最终的误差信号，其中，fi(ki)为力传感器信号；ai(ki)为加速度传感器信号，k为同一时刻，i为x、y和z三个方向。

说明书

三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法

技术领域

[0001] 发明涉及主动隔振系统，具体涉及主动隔振控制系统中误差信号的提取方法，属于主动隔振技术领域。

背景技术

[0002] 主动隔振是检测出振源或受控对象主要振动特性，在被控系统中引入次级振源，并通过一定的控制方法调节次级振源(即作动器)的输出，使其产生的振动与主振源的振动相抵消，从而达到隔振的目的。

[0003] 主动隔振器是隔振系统中的主要部件，外壳和上夹板组成主动隔振器的壳体，壳体内部空间设置三个作动器，三个作动器分别对垂、横、纵三个方向施加次级激励源，由于夹持传感器的上夹板与外壳连接螺栓刚度的存在，尤其是纵向和横向的力传感器，上夹板与外壳横、纵向相对位移很小，导致测得的阶次激励信号幅值相对于其他干扰激励幅值不突出，单个传感器测得的信号不清晰。

[0004] 目前针对主动隔振的控制算法大都采用基于LMS的自适应滤波算法，如图1所示。其中P(z)为初级通道，是从激励到误差传感器之间的传递函数；S(z)为次级通道，是从控制器输出到拾取误差信号的传感器之间的传递函数；d(n)为传递到作动器上的振动信号；
y(n)为控制器输出的信号；e(n)为误差信号；W(z)为控制器。

[0005] 基于LMS的自适应滤波算法，即w(k+1)＝w(k)-μe(k)x(k)；w为滤波器系数，μ为收敛系数，x(k)为参考输入信号；其中，误差信号e(k)是调节控制系统最终收敛的一个关键参数，其提取的好坏直接影响最后的控制效果，而且对于船体或飞机这种由发动机等动力机械激励产生振动的复杂壳体结构，单个传感器所拾取的振动信号将不仅是一个机脚振动及这个机脚处主动隔振器的影响，还包含了其他机脚及其他设备的振动信号。所以，常规只靠单个传感器提取误差信号的方法，常常满足不了实际主动隔振功能的要求。

发明内容

[0006] 有鉴于此，本发明提供了一种三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法，可以实际应用于振动环境复杂的船舶、飞机等动力机械设备的主动隔振，并保证主动隔振系统的顺利运行。

[0007] 在主动隔振系统中，三个作动器分别对垂、横、纵三个方向施加次级激励源用以抑制基座振动，将两个三向力传感器对称设置在主动隔振器外壳与上夹板之间，或设置在主动隔振器外壳与基座之间，在每个三向力传感器设置位置的主动隔振器外壳上对应安装三向加速度传感器；

[0008] 此时用主动隔振器外壳上外加的加速度传感器，分别测得基座横x、纵y、垂z三个方向的加速度响应，由于基座的机械阻抗非常大，加速度传感器受其它机脚或设备的振动影响相对较小，用同一时刻测得的同方向的力信号和加速度信号计算卷积后得出误差信号，即：

[0009]

[0010] 由于有两组三向力传感器和三向加速度传感器，将每个方向测得的两个误差信号取平均值作为最终的误差信号。

[0011] 其中，fi(ki)为力传感器信号；ai(ki)为加速度传感器信号，k为同一时刻，i为x、y和z三个方向。

[0012] 有益效果：本发明的误差信号选取方法获取误差信号容易并且合理，能避免其他振源对主动隔振系统的干扰，可实际应用于船舶、飞机中多台设备的复杂振动环境，进行垂、横、纵主动隔振。

附图说明

[0013] 图1为自适应LMS滤波算法原理图；

[0014] 图2为主动隔振器的结构原理图；

[0015] 图3为图2的A-A视图。

[0016] 其中，1-被动隔振器，2-上夹板，3-力传感器，4-加速度传感器，5-外壳。

具体实施方式

[0017] 下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。

[0018] 本发明提供了一种三向主动隔振控制系统中误差信号的提取方法，如附图2和3所示，在主动隔振器系统中，三个作动器分别对垂、横、纵三个方向施加次级激励源用以抑制基座振动，将力传感器3放置在主动隔振器外壳5与上夹板2之间，或放置在主动隔振器外壳5与基座之间；在每个力传感器3附近的主动隔振器外壳上对应安装加速度传感器4；此时用主动隔振器外壳上外加的加速度传感器，分别测得基座横x、纵y、垂z三个方向的加速度响应，由于基座的机械阻抗非常大，加速度传感器受其它机脚或设备的振动影响相对较小，用同一时刻测得的同方向的力信号和加速度信号计算卷积后得出误差信号，即：

[0019]

[0020] 由于有两组三向力传感器和三向加速度传感器，将每个方向测得的两个误差信号取平均值作为最终的误差信号。

[0021] 其中，fi(ki)为力传感器信号；ai(ki)为加速度传感器信号，k为同一时刻，i为x、y和z三个方向。

[0022] 综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。