一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置，包括具有负刚度特性的Delta并联机构、具有正刚度的竖直弹簧结构、开关可控阻尼器、振动传感器和计算机；具有负刚度特性的Delta并联机构包括与外部基础平台连接的静平台、承载被隔振设备的动平台以及支链；竖直弹簧结构包括竖直弹簧和竖直弹簧导向柱；开关可控阻尼器的两端通过关节轴承安装在动平台和静平台形心处，动平台和静平台上分别设有振动传感器，振动传感器通过前置放大器与计算机相连接，计算机与开关可控阻尼器相连接。本发明专利技术还提供一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置的控制方法。本发明专利技术可实现对该准零刚度并联机构隔振装置低频段共振峰的有效抑制，同时又可不改变高频段的隔振性能。改变高频段的隔振性能。改变高频段的隔振性能。
【技术实现步骤摘要】
一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置及控制方法
[0001]本专利技术涉及半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置，尤其涉及一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置及控制方法。
技术介绍
[0002]车载高端测控仪器设备的安全性和可靠性对隔振装置的隔振效果提出了越来越高的要求，针对低频和超低频隔振问题，要求系统具有更低的固有频率，采用准零刚度隔振装置是一个很好的解决方案；针对多自由度隔振问题，最通常的做法是串联多个能隔离单个自由度上振动的单自由度隔振元件，从而实现多自由度隔振，结构复杂，体积庞大，采用并联机构实现多自由度的隔振，结构简单紧凑。
[0003]专利CN 110778649A中公开了一种可实现三自由度方向上的低频隔振的隔振平台，其将Delta并联机构直接演绎成为一种负刚度机构，通过与竖直弹簧并联获得具有准零刚度特性的隔振平台，实现了并联机构与准零刚度的有机结合，有效解决了三自由度低频、超低频隔振难题，结构简单紧凑，但也带来一个隔振系统普遍不可避免的问题：容易产生低频共振。
[0004]根据隔振理论，在隔离大于隔振系统固有频率的振动时，隔振系统的固有频率越低、阻尼越小，隔振效果也越好。增大系统的阻尼是抑制系统低频共振现象最有效的手段，但会导致高频段的隔振效果变差，产生了不同隔振频段对阻尼大小的需求不同的矛盾。
技术实现思路
[0005]为克服专利CN 110778649A公开的隔振装置的缺点，本专利技术提供一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置及控制方法。
[0006]本专利技术的第一个方面提供一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置，包括具有负刚度特性的Delta并联机构、具有正刚度的竖直弹簧结构、开关可控阻尼器、振动传感器和计算机；
[0007]所述具有负刚度特性的Delta并联机构包括与外部基础平台连接的静平台、承载被隔振设备的动平台以及支链；静平台和动平台均呈水平设置的平板状，以动平台的形心为圆心，每120度的径向设置一条支链，所述的径向构成动平台的形状对称线；支链架设在静平台的支撑架底板上，并通过转轴安装座与动平台相连接；支撑架底板设置在支撑架肋板与支撑架的顶面，所述支撑架与纵截面呈倒L型的支撑架肋板固定连接，并架设在静平台顶面所述的径向；支撑架底板上安装有沿所述的径向设置的水平弹簧和直线滑块导轨模组，直线滑块导轨模组包括径向设置的导轨，水平弹簧设置在水平弹簧安装座和转轴滑块之间；所述的支链包括：转轴滑块可滑动地设置在导轨上，并通过平行四边形机构连接动平台上的转轴安装座，平行四边形机构包括设置在转轴安装座上的第一转轴、设置在转轴滑块上的第二转轴、两端分别与第一转轴、第二转轴铰接的连杆，连杆平行于所述的径向，第一转轴和第二转轴垂直于所述的径向，平行四边形机构所在平面平行于动平台；
[0008]所述竖直弹簧结构包括竖直弹簧和竖直弹簧导向柱，在所述的径向位置动平台底面支撑有竖直弹簧，竖直弹簧的底部由设置在静平台上的竖直弹簧导向柱支撑；
[0009]所述具有负刚度特性的Delta并联机构和具有正刚度特性的竖直弹簧结构构成准零刚度系统；
[0010]所述开关可控阻尼器由一个或多个串联的开关可控阻尼器组成，开关可控阻尼器的两端通过关节轴承安装在动平台和静平台形心处，动平台和静平台的形心处分别设有用于与关节轴承连接的上关节轴承支座、下关节轴承支座；
[0011]所述动平台和静平台上分别设有振动传感器，振动传感器用于测量振动速度信号；振动传感器通过前置放大器与计算机相连接，计算机与开关可控阻尼器相连接；振动传感器将测量的振动速度信号经前置放大处理后传至计算机，计算机控制开关可控阻尼器切换阻尼大小、调整所述准零刚度并联机构隔振装置的阻尼参数。
[0012]进一步，所述竖直弹簧导向柱的顶部设有限位台阶，限位台阶上安装有竖直弹簧套筒，竖直弹簧的底部套设在竖直弹簧套筒顶部的凸台上。
[0013]进一步，所述水平弹簧设置在水平弹簧安装座和转轴滑块之间，通过改变水平弹簧安装座的安装位置调节水平弹簧的压缩量；竖直弹簧设置在动平台与竖直弹簧套筒之间，通过改变竖直弹簧套筒的厚度调节竖直弹簧的压缩量。
[0014]进一步，所述关节轴承包括外圈和置于外圈内的内圈，内圈的外壁呈球面结构，外圈的内壁设置为与内圈外壁相适应的球面；关节轴承实现任意角度的自由旋转摆动，其水平方向的两个平移运动不受开关可控阻尼器的影响。
[0015]本专利技术的第二个方面提供一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置的控制方法，所述方法包括：
[0016]根据动平台、静平台的相对振动速度与静平台的振动速度的相位关系，切换开关可控阻尼器的开或关，实现对该隔振装置阻尼参数的实时调整，其控制策略表达为：
[0017][0018]其中，v
t
为静平台竖直方向上的振动速度，v为动平台竖直方向上的振动速度；C为开关可控阻尼器实际阻尼值，C
on
为阻尼器得电状态，即表现为大阻尼状态的值、C
off
为阻尼器得电状态，即表现为小阻尼状态的值；开关可控阻尼器产生的可控阻尼力F
c
的方向仅与动平台速度v和静平台速度v
t
的差值有关，即仅与v
‑
v
t
相关；切换开关可控阻尼器的开关状态，仅改变可阻尼力的大小；开关可控阻尼器在得电状态时，阻尼为大阻尼，阻尼力较大；在失电状态时，阻尼为小阻尼或无阻尼，阻尼力较小；
[0019]当可控阻尼力F
c
与静平台的速度v
t
的方向相同时，即当动平台和静平台的相对速度与静平台的速度同向时，选择最大阻尼值，抑制动平台的运动；当可控阻尼力F
c
与静平台的速度v
t
的方向相反时，即当动平台和静平台的相对速度与静平台的速度反向时，选择最小的阻尼值，减少振动的传递，从而使隔振装置具有更好的隔振效果，改善隔振装置在全频段的隔振性能。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1.本专利技术可根据既定的控制策略适时开启和关闭开关可控阻尼器，实现对该准零
刚度并联机构隔振装置低频段共振峰的有效抑制，同时又可不改变高频段的隔振性能。
[0022]2.本专利技术所提出的开关可控阻尼器只有开、关两种状态，易实现准零刚度隔振系统的半主动控制。同时，可控阻尼器在得电的时候表现为大阻尼，需要消耗外界能源，但相较于主动控制而言所消耗的能源较少，控制系统更加稳定可靠。
[0023]3.本专利技术提出的开关可控阻尼器与并联机构的动平台和静平台通过关节轴承连接，可以实现任意角度的旋转摆动，开关可控阻尼器不限制隔振平台水平方向上的平移运动。
附图说明
[0024]图1为本专利技术的半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置的结构示意图。
[0025]图2为本专利技术的结构主视图。
[0026]图3为本专利技术的开关可控阻尼器与静平台和动平台的连接方式。
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置，其特征在于：包括具有负刚度的Delta并联机构、具有正刚度的竖直弹簧结构、开关可控阻尼器、振动传感器和计算机；所述具有负刚度特性的Delta并联机构包括与外部基础平台连接的静平台(1)、承载被隔振设备的动平台(7)以及支链；静平台(1)和动平台(7)均呈水平设置的平板状，以动平台(7)的形心为圆心，每120度的径向设置一条支链，所述的径向构成动平台的形状对称线；支链架设在静平台(1)的支撑架底板(11)上，并通过转轴安装座(12)与动平台(7)相连接；支撑架底板(11)设置在支撑架肋板(18)与支撑架(13)的顶面，所述支撑架(13)与纵截面呈倒L型的支撑架肋板(18)固定连接，并架设在静平台(1)顶面所述的径向；支撑架底板(11)上安装有沿所述的径向设置的水平弹簧(4)和直线滑块导轨模组(14)，直线滑块导轨模组(14)包括径向设置的导轨，水平弹簧(4)设置在水平弹簧安装座(15)和转轴滑块(16)之间；所述的支链包括：转轴滑块(16)可滑动地设置在导轨上，并通过平行四边形机构连接动平台(7)上的转轴安装座(12)，平行四边形机构包括设置在转轴安装座(12)上的第一转轴、设置在转轴滑块(16)上的第二转轴、两端分别与第一转轴、第二转轴铰接的连杆(5)，连杆(5)平行于所述的径向，第一转轴和第二转轴垂直于所述的径向，平行四边形机构所在平面平行于动平台(7)；所述竖直弹簧结构包括竖直弹簧(4)和竖直弹簧导向柱(17)，在所述的径向位置动平台(7)底面支撑有竖直弹簧(6)，竖直弹簧(6)的底部由设置在静平台(1)上的竖直弹簧导向柱(17)支撑；所述具有负刚度特性的Delta并联机构和具有正刚度特性的竖直弹簧结构构成准零刚度系统；所述开关可控阻尼器(3)由一个或多个串联的开关可控阻尼器组成，开关可控阻尼器(3)的两端通过关节轴承安装在动平台(7)和静平台(1)形心处，动平台(7)和静平台(1)的形心处分别设有用于与关节轴承连接的上关节轴承支座(8)、下关节轴承支座(2)；所述动平台(7)和静平台(1)上分别设有振动传感器，振动传感器用于测量振动速度信号；振动传感器通过前置放大器与计算机相连接，计算机与开关可控阻尼器相连接；振动传感器将测量的振动速度信号经前置放大处理后传至计算机，计算机控制开关可控阻尼器(3)切换阻尼大小、调整所述准零刚度并联机构隔振装置的阻尼参数。2.如权利要求1所述的一种半主动控制的准零刚度并联机构隔振装置，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：翁泽宇，刘胜利，吴晓郁，施凯迪，余行行，王武江，桂元坤，
申请(专利权)人：浙江工业大学，
类型：发明
国别省市：
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