CN103157592B - 一种惯性式执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种惯性式执行器装置，包括静力平衡装置、激振器限位装置、力输出装置、框架和激振器：其中：所述静力平衡装置、所述激振器限位装置、所述力输出装置被固定在所述框架上；所述静力平衡装置与所述激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时抵消激振器的重力；所述激振器限位装置与所述激振器相连接，用于限制激振器的径向位移；力输出装置与激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时将激振器的输出力传递给所述结构。本发明的惯性式执行器的结构可使惯性质量式电磁激振器以任意角度安装于结构表面，且可方便调节激振器平衡位置，使得惯性质量式电磁激振器能够有效作为主动控制中的次级源。

Description

一种惯性式执行器

技术领域

本发明涉及主动控制领域，尤其涉及结构的振动/辐射声的主动控制领域，特别是一种惯性式执行器。

背景技术

结构的振动/辐射声存在于生活中的各个方面。通常地，诸如隔声、吸声之类的被动控制技术在低频的效果不明显。因此，主动控制技术成为了控制结构在低频的振动/辐射声的主要方法。结构振动/辐射声的主动控制技术是指利用次级振源激励结构反相振动从而抵消结构的初级振动，进而减少结构的振动/辐射声。执行器是主动控制技术的重要问题之一。合理的执行器设计或选取能够直接提高主动控制技术的控制效果，并且能够有效降低主动控制技术中算法的复杂度。常用的执行器有惯性式执行器、压电陶瓷片执行器和压电堆执行器等。惯性质量式激振器以其输出点力且能控制大型结构等优点被广泛使用。然而，惯性质量式激振器通常安装难度较大，无法以任意角度安装在结构表面，进而极大的限制了其安装位置。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够克服上述缺陷的惯性式执行器装置。

本发明提供了一种惯性式执行器装置，包括静力平衡装置、激振器限位装置、力输出装置、框架和激振器：其中：所述静力平衡装置、所述激振器限位装置、所述力输出装置被固定在所述框架上；所述静力平衡装置与所述激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时抵消激振器的重力；所述激振器限位装置与所述激振器相连接，用于限制激振器的径向位移；力输出装置与激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时将激振器的输出力传递给所述结构。

优选地，所述静力平衡装置包括把手、上盖和弹簧，所述上盖被固定在所述框架上，所述把手穿过所述上盖与所述弹簧的第一端相连接，所述弹簧的第二端与所述激振器相连接，所述弹簧通过所述把手的旋转进行压缩或伸张。

优选地，所述激振器限位装置包括上环、上板簧、上盘、下盘、下板簧和下环，所述上环和上盘被固定在所述框架上，所述上板簧被固定在所述上环和所述上盘之间，所述下环和下盘被固定在所述框架上，所述下板簧被固定在所述下环和所述下板簧之间，所述上盘和所述下盘与所述激振器相连接。

优选地，所述激振器限位装置包括限位螺钉，所述框架上有限位螺钉孔，所述限位螺钉孔的内壁上有一层绝缘材料，所述激振器的外壁上有与所述限位螺钉孔对应的孔隙，当所述限位螺钉的第一端通过限位螺钉孔安装在所述框架上时，所述限位螺钉的第二端进入所述孔隙，所述限位螺钉的第二端的直径小于所述孔隙的直径。

优选地，所述力输出装置包括调整螺杆和底座，所述调整螺杆的第一端与所述激振器的输出杆相连接，所述调整螺杆的第二端与所述底座相连接，用于将激振器的输出力传递给所述底座，所述底座用于将所述惯性式执行器安装在结构表面。

优选地，所述激振器通过所述激振器限位装置与所述框架是电导通的，当激振器处于平衡位置时，所述第二端在所述孔隙内不与所述激振器的外壁接触，当激振器处于非平衡位置时，所述第二端在所述孔隙内与所述激振器的外壁接触。

优选地，当激振器处于非平衡位置时，所述静力平衡装置还用于将所述激振器调节到平衡位置。

优选地，所述激振器是否处于平衡位置是通过测量所述框架与所述限位螺钉是否电导通来实现的。

本发明的惯性式执行器的结构可使惯性质量式电磁激振器以任意角度安装于结构表面，且可方便调节激振器平衡位置，使得惯性质量式电磁激振器能够有效作为主动控制中的次级源。

附图说明

图1是根据本发明实施例的惯性式执行器装置的结构示意图；

图2是在根据本发明实施例的惯性式执行器装置上安装激振器的剖面图。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

根据本发明的惯性式执行器装置由静力平衡装置、激振器限位装置、力输出装置和框架四部分组成。静力平衡装置由把手、上盖和弹簧构成，用来抵消激振器的重力使得该装置能以任意角度安装。激振器限位装置由上环、上板簧、上盘、限位螺钉、下盘、下板簧和下环构成，激振器安装在上板簧和下板簧之间，限位螺钉用来检查激振器是否在平衡位置。力输出装置由调整螺杆和底座构成，调整螺杆一端与激振器输出杆相连，另一端与底座相连，将激振器的输出力传递到底座上。激振器输入端与功率放大器输出端相连，功率放大器输入端与控制器相连，控制器输出控制信号到功率放大器，进而由功率放大器驱动该执行器装置输出力实施主动控制。

本发明的原理是：当惯性式执行器装置以任意角度安装于结构表面时，弹簧压缩或伸张产生的弹性力将会平衡激振器的重力，从而使得该执行器装置能够以任意角度安装于结构表面。此外，所设计的限位螺钉能够很方便的找到激振器以不同角度安装时的平衡位置，用电极法测量限位螺钉和框架是否导通以判断激振器是否处于平衡位置（框架与限位螺钉之间用尼龙套绝缘，框架和激振器导通）。当以某角度安装，激振器处于平衡位置时，限位螺钉由于其较细的特点安装进框架的限位螺钉孔时，不会接触到激振器外壳，用电极法测量限位螺钉和框架不导通；当激振器偏离平衡位置时，限位螺钉和激振器的外壳会有接触，用电极法测量限位螺钉和框架导通，此时可通过调整把手的位置重新使激振器达到平衡点。激振器的输入端与功率放大器的输出端相连，功率放大器的输入端与控制器的输出端相连，控制器通过主动控制算法输出控制信号，从而使得激振器振动输出点力，激振器通过调整螺杆将点力传递给底座进而激发结构振动，抵消结构的初级振动，进而减少结构的振动/辐射声。

图1是根据本发明实施例的惯性式执行器装置的结构示意图。

图2是在根据本发明实施例的惯性式执行器装置上安装激振器的剖面图

如图1和图2所示，根据本发明的惯性式执行器装置由静力平衡装置、激振器限位装置、力输出装置和框架4四部分组成。

静力平衡装置由把手1、上盖2和弹簧3构成。当惯性式执行器装置以任意角度安装于结构表面时，弹簧3和所述的激振器8直接相连，弹簧压缩或伸张产生的弹性力将会平衡激振器的重力，从而使得该执行器装置能够以任意角度安装于结构表面。

激振器限位装置由上环5、上板簧6、上盘7、限位螺钉9、下盘11、下板簧12和下环13构成，惯性式激振器8安装在上板簧6和下板簧12之间。

优选地，上环5、上盘7呈圆环状，用来固定上板簧6。同理，优选地，所述的下盘11、下环13也呈圆环状，用来固定所述的下板簧12。上板簧6和下板簧12用来限制激振器8的径向位移。

框架与限位螺钉之间用诸如尼龙套之类的绝缘材料绝缘，框架和激振器导通。通过用电极法测量限位螺钉和框架是否导通，可以判断出激振器是否处于平衡位置。惯性式执行器装置以某角度安装于结构表面，激振器可能处于平衡或非平衡位置。当激振器处于平衡位置时，由于限位螺钉较细的特点，当其安装进框架的限位螺钉孔时，其伸入激振器外壁的一端不会接触到激振器外壳/侧壁，用电极法测量限位螺钉和框架不导通；当激振器偏离平衡位置时，限位螺钉和激振器的外壳/侧壁会有接触，用电极法测量限位螺钉和框架导通，此时可通过调整把手的位置使弹簧压缩或伸张到限位螺钉和框架不导通的程度，重新使激振器达到平衡点。

用电极法测量激振器是否到达平衡位置可以如下进行：先把限位螺钉旋进激振器外壁的孔隙中，然后万用表的一个表笔连接限位螺钉，另一个表笔连接框架，微调弹簧至电极断开即可，最后拧紧限位螺钉。

力输出装置由调整螺杆14和底座15构成，调整螺杆14的一端与激振器输出杆10相连，另一端与底座15相连。激振器输入端通过导线与功率放大器相连，所述的功率放大器与控制器相连。控制器通过主动控制算法输出控制信号，从而使得激振器振动输出点力，激振器通过调整螺杆将点力传递给底座进而激发结构振动，抵消结构的初级振动，进而减少结构的振动/辐射声。

根据本发明实施例的惯性式执行器的工作过程是：激振器通过上下板簧及上下盘、上下环安装到框架上面。进一步的，弹簧一端连接激振器连接盘，另一端连接螺杆下端的活节；螺杆通过上盖固定在框架顶部。进一步的，旋转螺杆顶部把手，把激振器粗调至上下板簧平衡位置。进一步的，用电极法测量激振器是否到达平衡位置：先把限位螺钉旋进至接近激振器位置，然后万用表的一个表笔连接限位螺钉，另一个表笔连接框架（框架与限位螺钉之间用尼龙套绝缘），微调弹簧至电极断开即可，最后拧紧限位螺钉。进一步的，固定好激振器下端盖，拧紧下端调整螺杆及螺母。进一步的，通过下端盖长条孔固定好作动器整体，安装外壳。

应当清楚：激振器通电工作前，首先应松开激振器两端限位螺钉；另外，需定期检查螺栓是否松动。

专业人员应该还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器（RAM）、内存、只读存储器（ROM）、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不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，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种惯性式执行器，包括静力平衡装置、激振器限位装置、力输出装置、框架和激振器，其中：

所述静力平衡装置、所述激振器限位装置、所述力输出装置被固定在所述框架上；

所述静力平衡装置与所述激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时抵消激振器的重力；

所述激振器限位装置与所述激振器相连接，用于限制激振器的径向位移；

力输出装置与激振器相连接，用于在所述惯性式执行器被安装在结构表面时将激振器的输出力传递给所述结构；

所述静力平衡装置包括把手、上盖和弹簧，所述上盖被固定在所述框架上，所述把手穿过所述上盖与所述弹簧的第一端相连接，所述弹簧的第二端与所述激振器相连接，所述弹簧通过所述把手的旋转进行压缩或伸张；

所述激振器限位装置包括上环、上板簧、上盘、下盘、下板簧和下环，所述上环和上盘被固定在所述框架上，所述上板簧被固定在所述上环和所述上盘之间，所述下环和下盘被固定在所述框架上，所述下板簧被固定在所述下环和所述下盘之间，所述上盘和所述下盘与所述激振器相连接；

所述激振器限位装置还包括限位螺钉，所述框架上有限位螺钉孔，所述限位螺钉孔的内壁上有一层绝缘材料，所述激振器的外壁上有与所述限位螺钉孔对应的孔隙，当所述限位螺钉的第一端通过限位螺钉孔安装在所述框架上时，所述限位螺钉的第二端进入所述孔隙，所述限位螺钉的第二端的直径小于所述孔隙的直径；

所述力输出装置包括调整螺杆和底座，所述调整螺杆的第一端与所述激振器的输出杆相连接，所述调整螺杆的第二端与所述底座相连接，用于将激振器的输出力传递给所述底座，所述底座用于将所述惯性式执行器安装在结构表面。

2.根据权利要求1所述的惯性式执行器，其中，所述激振器通过所述激振器限位装置与所述框架是电导通的，当激振器处于平衡位置时，所述第二端在所述孔隙内不与所述激振器的外壁接触，当激振器处于非平衡位置时，所述第二端在所述孔隙内与所述激振器的外壁接触。

3.根据权利要求2所述的惯性式执行器，其中，当激振器处于非平衡位置时，所述静力平衡装置还用于将所述激振器调节到平衡位置。

4.根据权利要求2所述的惯性式执行器，其中，所述激振器是否处于平衡位置是通过测量所述框架与所述限位螺钉是否电导通来实现的。