一种自适应电磁式隔振器及控制方法与流程

1.本发明属于机电设备振动及噪声控制技术领域，尤其涉及一种自适应电磁式隔振器及控制方法。


背景技术：

2.机电设备和工程技术领域,为控制结构或系统振动，开发了包括自适应电磁式隔振器在内的诸多振动主动控制装置或作动器。自适应电磁式隔振器需根据激振力大小，自适应调整电磁式隔振器的通电电流大小和方向，并产生与激振力方向相向、大小相近的电磁力，用于抵消激励力，抑制振动。
3.目前市面上大部分的调节电流大小的模块都是通过旋转电位器来手动调整的，不能满足嵌入式系统自动实时调整电流大小的需求，而极少部分能自动调节电流大小的模块又不能随时切换电流的方向。
4.专利文献cn116044953a公开了一种隔振系统、方法、装置及电子设备，该隔振系统包括工作平台、减振器、安装平台及密封装置，减振器安装于安装平台上方，并且工作平台在减振器上方，密封装置用于固定和密封减振器；减振器在近安装平台面设置有n个上磁铁，安装平台在近减振器面设置有与n个上磁铁相对的n个下磁铁，相互对应的上磁铁和下磁铁之间通过弹簧连接；n上磁铁表面分别环绕着第一线圈，且每个第一线圈与分别与电流控制器连接，和/或n个下磁铁表面分别环绕着第二线圈，且每个第二线圈分别与电流控制器连接采用多个磁铁配合电磁体进行消振。该装置通过磁铁和永磁体进行消振，仅能人工进行电流大小的调节，无法实现自适应的调节。
5.专利文献cn115899162a公开了一种抑制振源振动的装置，该装置包括弹簧隔振单元、电磁力产生单元和定位单元；所述弹簧隔振单元包括自下而上设置的底座、弹簧和负载平台；所述电磁力产生单元包括设置于所述弹簧上用于支撑所述负载平台的支座板、设置在所述支座板上用于吸引负载平台的磁吸件、固定在负载平台上以感测负载平台振动信号的振动传感器、通过接收所述振动信号以分析负载平台运动方向和动载荷信息的振动分析模块，以及根据所述负载平台运动方向和动载荷信息使所述磁吸件产生磁性的电流控制模块；所述定位单元用于将负载平台限制在一定范围内活动。该装置提出基于振动信息对弹簧隔振单元进行调节，从而实现消振，而说明书中仅提供了基于电流控制模块进行输出电流的调节，但是尚未说明如何执行调节或如何实现自适应调节。


技术实现要素：

6.本发明的目的提供一种自适应电磁式隔振器及控制方法，该隔振器可以自适应改变内部电路电流大小和方向，同时引入串行通信策略以实现机电设备振动智能控制。
7.为了实现本发明的第一个目的，提供了一种技术方案，包括电磁式作动器，用于获取实际振动数据的传感器，以及基于振动数据对所述电磁式作动器发出控制指令的主控制板，所述主控制板包括数据处理单元、串行通信单元、寄存锁存单元以及电流控制单元。
8.所述数据处理单元，用于接收预设的理论振动数据或传感器采集的实际振动数据，生成对应的电流控制信号。
9.所述串行通信单元，其包括预构建的电阻表和电阻网络支路表，根据所述电流控制信号对电阻表和电阻网络支路表进行遍历，以生成对应的控制参数。
10.所述电流控制单元，其包括由多个支路组成的电阻网络，根据接收到的控制参数对相应支路的电流方向和电流大小进行调节，以输出电流控制信号对应的目标电流。
11.所述寄存锁存单元，用于暂时锁存当前的控制参数，保证目标电流稳定输出。
12.具体的，所述电阻网络包括由多个大功率电阻和负载电阻并联而成的电阻电路和布置在每个支路上的电流方向开关。
13.具体的，所述电阻电路由十个大功率电阻和负载电阻并联而成，且同一时刻最大导通三路支路。
14.具体的，每个电阻电路支路的输入输出端均带有电流方向开关，每个电流方向开关包括g端带有三极管的poms管，所述poms管的s端与电阻电路支路连通，其d端与电流回路连通。
15.具体的，所述电阻电路支路一端的poms管作为开关时，另一端的poms管则与相连的三极管单向导通，反之则互换两个poms管的作用，从而实现电流方向调节。
16.具体的，所述目标电流的电流范围0～
±
3a。
17.具体的，所述串行通信单元采用串入并出的通信方式。
18.为了实现本发明的第二个目的，提供了一种控制方法，用于上述的自适应电磁式隔振器，包括以下步骤：
19.输入振动数据，所述振动数据包括预设的理论振动数据和传感器采集的真实振动数据。
20.根据所述振动数据，生成负载所需电流大小对应的电流控制信号。
21.基于所述电流控制信号，在预构建的电阻表和电阻网络支路表中通过快速查表法进行查找遍历，以获取与当前电流大小对应的电阻网络支路编号和对应的电流方向参数。
22.通过所述控制参数对电阻网络中目标支路的电流方向进行控制调节的同时，并选择导通支路以获得对应的电流大小。
23.基于电阻网络各支路调节获得的电流大小和电流方向，以输出电流控制信号对应的目标电流；
24.电磁式作动器基于所述目标电流进行工作，从而自适应消除设备的振动。
25.与现有技术相比，本发明的有益效果：
26.(1)实现了可编程的智能的电流大小调节，摆脱了只有通过手动旋转电位器才能调节电流大小的繁笨方式。
27.(2)本发明创新性设计了一种可以编程的方式来动态实时改变电流的大小和方向。
附图说明
28.图1为本实施例提供的自适应电磁式隔振器的结构示意图；
29.图2为本实施例提供的主控制板的示意图；
30.图3为本实施例提供的单个电阻电路的示意图；
具体实施方式
31.现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是
32.对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
33.如图1所示，为一种自适应电磁式隔振器，包括电磁式作动器，用于获取实际振动数据的传感器，以及基于振动数据对所述电磁式作动器发出控制指令的主控制板。
34.如图2所示，该主控制板包括数据处理单元、串行通信单元、寄存锁存单元以及电流控制单元。
35.数据处理单元用于接收预设的理论振动数据或传感器采集的实际振动数据，生成对应的电流控制信号。
36.串行通信单元，其包括预构建的电阻表和电阻网络支路表，根据所述电流控制信号对电阻表和电阻网络支路表进行遍历，以生成对应的控制参数。
37.寄存锁存单元，用于暂时锁存当前的控制参数，保证目标电流稳定输出。
38.电流控制单元包括由多个支路组成的电阻网络，根据接收到的控制参数对相应支路的电流方向和电流大小进行调节，以输出电流控制信号对应的目标电流。
39.更具体地，串行通信单元构建有一张阻值表和一张电阻网络支路表，当负载或者是电磁式作动器需要多大电流时，会通过快速查表法获得相应的阻值和网络支路，并发出控制信号给电流控制单元，电流控制单元收到该控制信号后迅速解析并把解析完成后的控制命令执行电流方向控制和电流大小控制，并由锁存器将当前控制命令锁存住，保证电流的稳定持续输出。
40.选取其中电阻网络支路1为例加以说明，如图3所示，支路控制信号1_1高电平时q2导通，从而把q1的栅极电平拉低，vgs大于pmos管的开启电压，q1导通。然而，支路控制信号1_2为低电平，q4截止，q3的vgs不满足条件故而不导通，但是由于q3本身的源极和漏极之间存在寄生二极管，电流可以从该寄生二极管上流到电流回路2上，此时的电流方向是由电流回路1流到电流回路2。支路控制信号1_2高电平时q4导通，从而把q3的栅极电平拉低，vgs大于pmos管的开启电压，q3导通。然而，支路控制信号1_1为低电平，q2截止，q1的vgs不满足条件故而不导通，但是由于q1本身的源极和漏极之间存在寄生二极管，电流可以从该寄生二极管上流到电流回路1上，此时的电流方向是由电流回路2流到电流回路1。电流的大小由导通的电阻网络支路的编号和数量共同决定。
41.本实施例还提供了一种控制方法，用于上述实施例提供的自适应电磁式隔振器，包括以下步骤：
42.输入振动数据，所述振动数据包括预设的理论振动数据和传感器采集的真实振动
数据；
43.根据所述振动数据，生成负载所需电流大小对应的电流控制信号。
44.基于所述电流控制信号，在预构建的电阻表和电阻网络支路表中通过快速查表法进行查找遍历，以获取与当前电流大小对应的电阻网络支路编号和对应的电流方向参数。
45.通过所述控制参数对电阻网络中目标支路的电流方向进行控制调节的同时，并选择导通支路以获得对应的电流大小。
46.基于电阻网络各支路调节获得的电流大小和电流方向，以输出电流控制信号对应的目标电流。
47.电磁式作动器基于所述目标电流进行工作，从而自适应消除设备的振动。
48.尽管已描述了本技术的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本技术范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本技术进行各种改动和变型而不脱离本技术的精神和范围。这样，倘若本技术的这些修改和变型属于本技术权利要求及其等同技术的范围之内，则本技术也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种自适应电磁式隔振器，包括电磁式作动器，用于获取实际振动数据的传感器，以及基于振动数据对所述电磁式作动器发出控制指令的主控制板，其特征在于，所述主控制板包括数据处理单元、串行通信单元、寄存锁存单元以及电流控制单元；所述数据处理单元，用于接收预设的理论振动数据或传感器采集的实际振动数据，生成对应的电流控制信号；所述串行通信单元，其包括预构建的电阻表和电阻网络支路表，根据所述电流控制信号对电阻表和电阻网络支路表进行遍历，以生成对应的控制参数；所述电流控制单元，其包括由多个支路组成的电阻网络，根据接收到的控制参数对相应支路的电流方向和电流大小进行调节，以输出电流控制信号对应的目标电流；所述寄存锁存单元，用于暂时锁存当前的控制参数，保证目标电流稳定输出。2.根据权利要求1所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，所述电阻网络包括由多个大功率电阻和负载电阻并联而成的电阻电路和布置在每个支路上的电流方向开关。3.根据权利要求2所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，所述电阻电路由十个大功率电阻和负载电阻并联而成，且同一时刻最大导通三路支路。4.根据权利要求2所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，每个电阻电路支路的输入输出端均带有电流方向开关，每个电流方向开关包括g端带有三极管的poms管，所述poms管的s端与电阻电路支路连通，其d端与电流回路连通。5.根据权利要求4所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，所述电阻电路支路一端的poms管作为开关时，另一端的poms管则与相连的三极管单向导通，反之则互换两个poms管的作用，从而实现电流方向调节。6.根据权利要求1所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，所述目标电流的电流范围0～
±
3a。7.根据权利要求1所述的自适应电磁式隔振器，其特征在于，所述串行通信单元采用串入并出的通信方式。8.一种控制方法，其特征在于，用于如权利要求1～7任一项所述的自适应电磁式隔振器，包括以下步骤：输入振动数据，所述振动数据包括预设的理论振动数据和传感器采集的真实振动数据；根据所述振动数据，生成负载所需电流大小对应的电流控制信号；基于所述电流控制信号，在预构建的电阻表和电阻网络支路表中通过快速查表法进行查找遍历，以获取与当前电流大小对应的电阻网络支路编号和对应的电流方向参数；通过所述控制参数对电阻网络中目标支路的电流方向进行控制调节的同时，并选择导通支路以获得对应的电流大小；基于电阻网络各支路调节获得的电流大小和电流方向，以输出电流控制信号对应的目标电流；电磁式作动器基于所述目标电流进行工作，从而自适应消除设备的振动。

技术总结
本发明公开一种自适应电磁式隔振器，包括电磁式作动器，用于获取实际振动数据的传感器，以及基于振动数据对所述电磁式作动器发出控制指令的主控制板，所述主控制板包括数据处理单元、串行通信单元、寄存锁存单元以及电流控制单元。本发明还提供了一种控制方法。本发明提供的自适应电磁式隔振器可以自适应改变内部电路电流大小和方向，同时引入串行通信策略以实现机电设备振动智能控制。略以实现机电设备振动智能控制。略以实现机电设备振动智能控制。


技术研发人员：翟国庆 田振良 何建龙 李函鑫
受保护的技术使用者：浙江立新众智声学科技有限公司
技术研发日：2023.06.25
技术公布日：2023/10/15