一种多自由度主动质量阻尼器减振系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多自由度主动质量阻尼器减振系统，包括运动控制装置和主动质量阻尼器；待减振装置沿其周向均匀间隔设置有至少三个主动质量阻尼器，相邻两个主动质量阻尼器之间间隔的角度相等；各所述主动质量阻尼器均与所述运动控制装置相连。优点是：主动质量阻尼器在所有振动模态上都有很好的效果，且克服了被动阻尼器低刚度、大行程不易实现的弱点，能够提供优异的减振效果。

A multi degree of freedom active mass damper damping system

【技术实现步骤摘要】
一种多自由度主动质量阻尼器减振系统
本专利技术涉及振动控制领域，尤其涉及一种多自由度主动质量阻尼器减振系统。
技术介绍
500米口径球面射电望远镜(FAST)(图1)采用新型的柔性支撑方案来实现馈源舱大跨度、高精度的定位和指向功能；使用6根钢索悬吊并拖动重30吨的馈源舱完成大范围运动。这个柔性悬吊系统频率非常低，容易受到外界的干扰而激起振动。通过可行手段来增大馈源支撑结构的阻尼可减小馈源舱的振动，是提高定位和指向精度的有效途径之一。在现有支撑方案的前提下，很难提高结构自身的阻尼，因此需要考虑额外的振动控制设备。质量阻尼器不需要连接额外的基础而是直接安装在需要抑制振动的设备上，具有很好的有效性和可靠性，广泛应用于如高层建筑、桥梁以及存在振动的机械设备上。在天文望远镜领域，同样有质量阻尼器的应用实例，例如：与FAST具有相似索支撑结构的Arecibo望远镜使用了的“Stockbridge”阻尼器。与高层建筑、桥梁和Arecibo望远镜的应用环境相比，FAST具有三个显著的不同：首先，FAST馈源舱的工作位置始终在变化中，导致其索支撑结构的振动模态和频率也在不停变化，使用被动工作的调谐质量阻尼器工作效果有限，如果多个调谐质量阻尼器协同工作，势必会给馈源舱增加过多的负重压力，不可行；其次，FAST馈源舱的振动特点是空间6自由度复合运动。因此，其质量阻尼器的结构和布局会与常规应用完全不同；最后，FAST需要抑制的振动频率很低，在0.1-1Hz区间，这给质量阻尼器的参数设计带来很大困难。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多自由度主动质量阻尼器减振系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：一种多自由度主动质量阻尼器减振系统包括运动控制装置和主动质量阻尼器；待减振装置沿其周向均匀间隔设置有至少三个主动质量阻尼器，相邻两个主动质量阻尼器之间间隔的角度相等；各所述主动质量阻尼器均与所述运动控制装置相连。优选的，所述主动质量阻尼器包括安装板、质量块、位置传感器、加速度传感器和驱动装置，所述安装板平行于其高度方向的一侧间隔设置有至少两条运动导轨，所述运动导轨沿所述安装板的高度方向延伸；所述质量块上设置有至少两个沿其移动方向贯穿其上下两侧的导孔，各所述运动导轨分别对应伸入相应的导孔中，令所述质量块沿所述运动导轨上下滑动；所述质量块与所述驱动装置和所述位置传感器相连，所述驱动装置、所述位置传感器和加速度传感器均固定在所述安装板上。优选的，所述驱动装置经电机控制线缆与所述运动控制装置相连；所述加速度传感器经加速度信号线与所述运动控制模块相连；所述位置传感器经位置信号线与所述运动控制模块相连。优选的，所述主动质量阻尼器还包括位移限位块，所述位移限位块固定在所述安装板上；所述位置限位块设置在所述质量块的行程范围内。优选的，所述驱动装置和所述位置传感器设置在所述安装板平行于其高度方向的相对的两侧，且所述驱动装置和所述位置传感器的所在侧垂直于所述运动导轨的所在侧。优选的，所述驱动装置为直线电机，所述直线电机的动子与所述质量块相连，所述直线电机的定子固定在所述安装板上，所述定子的上方设置有至少一个与所述定子的上端接触的位移限位块；所述定子的下方设置有至少一个与所述定子的下端接触的位移限位块。优选的，所述安装板上与所述运动导轨所在侧相对的一侧设置有至少两个加速度传感器，各所述加速度传感器沿所述安装板的高度方向间隔设置。优选的，所述运动控制装置包括运动控制器和至少三个电机驱动器，各所述电机驱动器均与所述运动控制器相连；各所述电机驱动器分别与各主动质量阻尼器中的驱动装置经电机控制线缆相连；所述加速度传感器经所述加速度信号线与所述运动控制器相连，所述位置传感器经所述位置信号线与所述运动控制器相连。本专利技术的有益效果是：主动质量阻尼器在所有振动模态上都有很好的效果，且克服了被动阻尼器低刚度、变频率不易实现的弱点；能够极大的减小了振动，保持的馈源舱的平稳移动。附图说明图1是本专利技术实施例中500米口径球面射电望远镜(FAST)的示意图；图2是本专利技术实施例中主动质量阻尼器减振系统的结构示意图；图3是本专利技术实施例中主动质量阻尼器减振系统的另一视角结构示意图；图4是本专利技术实施例中沿水平面内旋转轴的旋转的示意图；图5是本专利技术实施例中沿水平面垂直方向旋转轴的旋转和沿与水平面垂直方向平动的示意图；图6是本专利技术实施例中馈源舱使用主动质量阻尼器减振系统的结构示意图；图7是本专利技术实施例中馈源舱使用主动质量阻尼器减振系统的另一视角结构示意图；图8是本专利技术实施例中使用和不使用主动质量阻尼器减振系统的馈源舱垂直轴方向平动自由度振动的时域振动响应曲线对比图；图9是本专利技术实施例中使用和不使用主动质量阻尼器减振系统的馈源舱水平轴方向转动自由度振动的时域振动响应曲线对比图；图10是本专利技术实施例中使用和不使用主动质量阻尼器减振系统的馈源舱边缘位置振动的时域振动响应曲线对比图。图中：1、馈源舱；2、悬挂绳索；3、主动质量阻尼器；4、安装板；41、第一侧面；42、第二侧面；43、第三侧面；44、第四侧面；45、固定头；5、固定片；6、运动导轨；7、质量块；8、加速度传感器；9、位置传感器；10、定子；11、位移限位块；12、导孔。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。实施例一如图2至图3所示，本实施例中提供了一种多自由度主动质量阻尼器减振系统，包括运动控制装置和主动质量阻尼器3；待减振装置沿其周向均匀间隔设置有至少三个主动质量阻尼器3，相邻两个主动质量阻尼器3之间间隔的角度相等；各所述主动质量阻尼器3均与所述运动控制装置相连。本实施例中，减振系统在使用的过程中，主动质量阻尼器3的个数可以根据实际的需求进行设置，主动质量阻尼器3设置在待减振装置的外周，且沿其周向均匀间隔设置，保证主动质量阻尼器3不会由于设置位置的原因影响其减振效果。本实施例中，所述主动质量阻尼器3包括安装板4、质量块7、位置传感器9、加速度传感器8和驱动装置，所述安装板4平行于其高度方向的一侧间隔设置有至少两条运动导轨6，所述运动导轨6沿所述安装板4的高度方向延伸；所述质量块7上设置有至少两个沿其移动方向贯穿其上下两侧的导孔12，各所述运动导轨6分别对应伸入相应的导孔12中，令所述质量块7沿所述运动导轨6上下滑动；所述质量块7与所述驱动装置和所述位置传感器9相连，所述驱动装置、所述位置传感器9和加速度传感器8均固定在所述安装板4上。本实施例中，所述驱动装置经电机控制线缆与所述运动控制装置相连；所述加速度传感器8经加速度信号线与所述运动控制模块相连；所述位置传感器9经位置信号线与所述运动控制模块相连。...

【技术保护点】
1.一种多自由度主动质量阻尼器减振系统，其特征在于：包括运动控制装置和主动质量阻尼器；待减振装置沿其周向均匀间隔设置有至少三个主动质量阻尼器，相邻两个主动质量阻尼器之间间隔的角度相等；各所述主动质量阻尼器均与所述运动控制装置相连。/n

【技术特征摘要】
1.一种多自由度主动质量阻尼器减振系统，其特征在于：包括运动控制装置和主动质量阻尼器；待减振装置沿其周向均匀间隔设置有至少三个主动质量阻尼器，相邻两个主动质量阻尼器之间间隔的角度相等；各所述主动质量阻尼器均与所述运动控制装置相连。


2.根据权利要求1所述的多自由度主动质量阻尼器减振系统，其特征在于：所述主动质量阻尼器包括安装板、质量块、位置传感器、加速度传感器和驱动装置，所述安装板平行于其高度方向的一侧间隔设置有至少两条运动导轨，所述运动导轨沿所述安装板的高度方向延伸；所述质量块上设置有至少两个沿其移动方向贯穿其上下两侧的导孔，各所述运动导轨分别对应伸入相应的导孔中，令所述质量块沿所述运动导轨上下滑动；所述质量块与所述驱动装置和所述位置传感器相连，所述驱动装置、所述位置传感器和加速度传感器均固定在所述安装板上。


3.根据权利要求2所述的多自由度主动质量阻尼器减振系统，其特征在于：所述驱动装置经电机控制线缆与所述运动控制装置相连；所述加速度传感器经加速度信号线与所述运动控制模块相连；所述位置传感器经位置信号线与所述运动控制模块相连。


4.根据权利要求3所述的多自由度主动质量阻尼器减振系统，其特征在于：所述主动质量阻尼器还包括位移限位块，所述位移限位块固定在所述安装板上；所述位...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙京海，
申请(专利权)人：中国科学院国家天文台，
类型：发明
国别省市：北京;11