基于音圈电机驱动的新型柔顺光学振动台设计分析

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1、基于音圈电机驱动的新型柔顺光学振动台设计分析　　摘要：提出一种基于音圈电机驱动和柔性铰链支撑的新型柔顺光学振动台的机械结构，该高性能微位移光学振动台用以完成对微传感器和部件的角位移和角速度特性测试，在MEMS陀螺和角加速度计等惯性元件的性能测试场合有广泛的应用前景。描述了基于音圈电机驱动和精密柔顺铰链支撑优化设计的光学振动台的设计过程，该光学振动台使用精密电涡流位移传感器进行角位置的测量反馈。通过对柔性支撑的理论分析和实验验证，建立了柔性铰链的动力学模型，分析了铰链的阻尼和固有频率特性；推导了光学振动台控制系统

2、的数学模型并进行实验模型辨识；针对该模型在较低频率处存在结构谐振的特点，进行了光学振动台高带宽控制器设计，获得了较好的控制效果关键词：微角位移振动台；柔性铰链；动态分析；音圈电机中图分类号：TN911?34文献标识码：A文章编号：1004?373X（2015）24?0156?03Designandanalysisofnovelmicro?opticalvibrationtestbedbasedonvoicecoilmotordriveWANGHongfeng，YUXiaodong，CHENJinhui，WANG

3、Binhui（MilitaryRepresentativeOfficePositionedinHengyang，WuhanMilitaryRepresentativeBureauofGeneralArrangementDepartment，Hengyang415002，China）Abstract：Themechanicalconstructionofthenovelmicro?opticalvibrationtestbed（MOVT）basedonvoicecoilmotordriveandflexurehi

4、ngesupportarepresented.ThehighperformanceMOVTcancompletetheangulardisplacementandvelocitytestingforthemicro?sensoranditsparts，andhaswideapplicationprospectintheperformancetestsofinertialelements，suchasMEMS?gyroandangularaccelerometer.Thedesignprocedureoftheo

5、pticalvibrationtestbedbasedonvoicecoilmotordriveandprecisionflexurehingesupportisintroduced，inwhichthepreciseeddycurrentdisplacementsensorisadoptedtomeasureandfeedbacktheangularposition.Thedynamicalmodeloftheflexurehingewasestablishedbytheoreticalanalysisand

6、experimentalverificationoftheflexuresupport，andthedampingandinherentfrequencycharacteristicsofthehingewereanalyzed.ThemathematicmodeloftheMOVTcontrolsystemisdeduced，andtheidentificationofexperimentalmodelisconducted.Forthemodelhastheresonanceperformanceinlow

7、frequencycondition，thehighbandwidthcontrolleroftheMOVTwasdesigned.Thegoodcontroleffectwasobtained.Keywords：micrometricangulardisplacementopticalvibrostand；flexurehinge；dynamicanalysis；voicecoilmotor0引言振动台是一种在实验室里提供典型的振动条件或模拟再现使用环境，用于测试产品的机械力学性能的一种实验设备，在民用产品和

8、军工产品的研制过程中都发挥着重要的作用。传统的光学振动台一般采用直流或交流电机驱动，响应速度慢、精度低、噪音大，性能具有一定的局限性。按照产生振动的方式，振动台分为机械式、电液式和电磁式。第一种振动台结构简单、安装方便、成本低而且工作寿命长，缺点在于带宽较低、控制性能较差；第二种的优点是驱动力大、负载能力和幅值较强，缺点是高频时频率特性较差；第三种控制台的控制带宽高（>1kHz）、控制