电磁作动器动态特性对隔振性能的影响

　　电磁式作动器是机械、结构振动主动控制中使用最为广泛的一种作动器,其本身是一个动力学系统,施加给被控对象的激振力一般并不与控制器的输出电压波形呈正比关系。在振动主动控制中电磁作动器的动态特性往往可以忽略不计,但这是有条件的。实际控制中,必须根据电磁作动器的动态特性来正确地选择反馈变量,以达到预期的控制效果。

　　1电磁作动器的动态特性

　　电磁作动器的动态特性视放大器的输出特性而定。当功率放大器具有定电流输出特性时,由于配套功率放大器具有平直的幅频特性,电磁激振力将与信号发生器电压信号成正比。但是,由于电磁式作动器本身动态特性的影响,即使在工作频率范围内,实际施加给被控对象的激振力却并不等于产生的电磁力:在f<<fS(f为激振频率,fS为作动器固有频率)时,激振力近似等于电磁力与支承弹簧弹性力之差;在f>>fS时,激振力等于电磁力与可动部件惯性力之差;在低频共振区域,则等于电磁力与可动部件)))支承弹簧系统的弹性、惯性、阻尼力之差。

　　当配套功率放大器具有定电压输出特性时,功率放大器输出回路的电压方程为

式中:R、L------动圈的电阻和电感,

　　-----相对运动速度,

　　e(t)-----功率放大器的电压。

　　当f<<fS时,可动部件与支承弹簧组成的单自由度系统在电磁激振力作用下的运动方程为

　　对式(1)和式(2)两端进行拉氏变换并整理，得到以功率放大器电压为输入、作动器可动部件运动加速度为输出的传递函数

　　由上式得到的频率响应函数幅频特性如图1所示。

　　由图1可见,当频率低于f1时,作动器实际上产生定位移输出;当频率高于f1时,对于定电压情况,速度实际上为常数;在fe附近,动圈电感和可动部件质量产生电磁共振。在工作频率上端,可动部件弹性特性不能忽略,fs为弹性振动固有频率。

　　2电磁作动器对主动隔振性能的影响

　　电磁作动器单自由度主动隔振系统的状态方程为

　　式中

　　其中,象的绝对速度，若取反馈控制电压为

　　对于理想的电磁作动器，其动特永生可以忽略不计，即

　　在这种情况下，系统的传递函数降为阶

　　由式(7)和式(8)可以看出,电磁作动器的动态性能影响着振动主动控制系统的性能,因而会引起控制力幅值和相位的变化。特别是相位的变化会改变控制力的特性。

　　电磁作动器对系统性能的影响还取决于所采用的反馈控制变量,因而主动控制系统的振动传递率由不同的响应和激振变量所确定。通过比较不同控制增益下的实际电磁作动器和理想电磁作动器()控制系统的传递率,可以看出作动器动态性能的重要性。