驱动主动振动平衡器以在基本频率和谐波频率下最小化振动的制作方法
【专利摘要】通过驱动在基波和选定谐波处具有平衡信号的主动平衡器的驱动电机来在基波频率和谐波频率下减少主机器的振动。振动被感测以提供代表所述机械振动的信号。用于基波和每个选定谐波的平衡信号发生器由自适应滤波器的自适应滤波算法处理每个频率的感测振动信号以产生每个频率的平衡信号。每个频率的参考输入在分配到所述发生器的频率下施加于每个平衡信号发生器的自适应滤波算法。所有频率的谐波平衡信号相加并被施加以驱动所述驱动电机。所述谐波平衡信号以相对每个频率下的振动的驱动电压分量驱动所述驱动电机。
【专利说明】驱动主动振动平衡器w在基本频率和谐波频率下最小化振 动
【技术领域】
[0001] 本发明一般涉及通过W下方法减少或消除主机器的机械振动；驱动禪合到主机器 的主动平衡器使得主动平衡器产生相对由主机器产生的力的平衡力。更具体而言，本发明 涉及不仅在主机器的基本操作频率下而且在该基本频率的谐波化armonic)下减少或消除 机械振动。
【背景技术】
[0002] 许多机器由于作为机器的一部分的一个或多个周期性移动质块（mass)的重复加 速和减速而振动。在某些环境下，振动可能使人不舒服、分也或恼人，并且在一些情况下，它 们会干扰其它设备的操作且甚至可能导致损坏。减少振动的一种方式是将振动机器通过中 间减振器（其可W是吸收部分振动能量的装置或材料）安装到另一个质块。然而，因为该 种方式只能部分减少振动，所W消除或至少最小化振动的幅度的更有效的方法是将振动平 衡器刚性安装到振动机器。振动平衡器产生与振动相反的力；即，其产生幅度相等或几乎相 等但相位相反的力，并由此抵消或几乎抵消由振动产生的力。
[0003] 振动平衡器一般有两种类型，被动振动平衡器和主动振动平衡器，其中一些也被 称为调谐质块避震器、主动质块避震器或减振器。被动振动平衡器本质上是谐振弹黃和质 块系统，其被调谐到振动机器的操作频率，但是被布置为在与由振动产生的力相差180°的 相位下将力从其加速和减速质块施加到振动机器。主动振动平衡器本质上是质块，且还可 链接到弹黃，但质块的运动由感测振动并相对于振动驱动质块的控制系统控制。
[0004] 虽然被动平衡器不太昂贵，但是它具有W下缺点：它仅可在其被调谐到的一个谐 振频率下响应振动。主动平衡器可响应于振动频率的细微变化并能够W更好地抵消振动的 幅度施加补偿力，但主动平衡器更昂贵并且需要控制器来W所需的幅度和相位驱动主动平 衡器。据本人所知，被动平衡器或主动平衡器都在振动机器的基本操作频率的谐波下不具 有平衡振动。
[0005] 因此，本发明的目的和特征是提供用于在机器的基本操作频率和该基频的谐波两 者下减少或消除机器的振动。
【发明内容】
[0006] 本发明是用于在主振动机器的基本操作频率和该操作频率的选定谐波下平衡主 振动机器的振动。主振动机器的振动被感测W提供代表主振动机器的被感测机械振动的感 测振动信号。产生用于操作频率的基本谐波和选定谐波的平衡信号，且优选产生用于几个 选定谐波中的每个的谐波平衡信号。通过由自适应滤波器的自适应滤波算法处理感测的振 动信号产生每个平衡信号。每个选定频率的自适应滤波算法在其被分配的选定频率下具有 正交正弦变化的参考输入。所有选定频率的谐波平衡信号相加并施加 W驱动主动平衡器的 驱动电机。每个选定频率下的每个谐波平衡信号因此W用于相对每个选定频率下的振动的 每个选定频率的驱动电压分量驱动驱动电机。
【专利附图】
【附图说明】
[0007] 图1是示出本发明的基本操作的框图。
[0008] 图2是示出其为本发明的组件的自适应平衡信号发生器的操作框图。
[0009] 图3示出本发明的一个实施例的图。
[0010] 图4示出本发明的另一实施例的图。
[0011] 图5示出本发明的又另一实施例的图。
[0012] 在描述在附图示出的本发明的优选实施例中，为清楚起见，将采取特定术语。然 而，该不意味着本发明限于如此选择的特定术语且应理解，每个特定术语包括W类似方式 操作W实现类似目的的所有技术等同物。
【具体实施方式】
[0013] 美国专利7, 511，459通过引用并入本申请。该现有技术专利示出用于被驱动地链 接到斯特林机器且可与本发明的实施例一起使用的控制线性电机/交流发电机的控制系 统的实例。更具体而言，本专利公开了其在本文中称为用于将主电驱动电压和电流施加到 其电机/交流发电机电枢绕组W便在其工作频率下控制其操作的主要控制系统的实例。
[0014] 虽然本发明的最初设想的应用是平衡驱动地链接到线性电机/交流发电机的斯 特林机的振动，但是本发明也可适用于减少其它主振动机器的振动。本发明可独立于主振 动机器的控制系统操作，并因此并不一定依赖于该控制系统。然而，本发明和主振动机器的 控制系统之间的交互可被添加到本发明且本发明的一个所示实施例（图3)利用来自主振 动机器的控制系统的信号。
[00巧]术语巧现有巧术的某本原则
[0016] 斯特林机器通常驱动地链接到线性电机或线性交流发电机。斯特林电机可W是连 接到线性交流发电机W产生电力的原动机。在热粟模式下操作的斯特林机器可连接到线 性电动机并由其驱动，并从其热交换器中的一个将热能量粟送到其换热器中的另一个。在 其目的是为了冷却质块时粟送热量的斯特林机器有时被称为冷却器，并且在其目的是为了 加热质块时有时被称为热粟。斯特林热粟和斯特林冷却器基本是不同术语被应用的相同机 器。两者都将热能量从一个质块传递到另一个质块。因此，当适用于基本机器时，术语冷却 器/热粟、冷却器和热粟可等效地使用。因为斯特林机器可W是发动机（原动机），或冷却 器/热粟，所W术语斯特林"机器"一般用来包括斯特林发动机和斯特林冷却器/热粟。其 基本上是能够将能量在两种类型的能量（机械能和热能）之间任意转换的相同换能器。
[0017] 类似地，电线性电机（motor)和电线性发电机（alternator)是相同基本装置。它 们具有定子，其一般具有电枢绕组；和往复构件，其包括一个或多个磁铁，其通常是永久磁 铁。线性电机/交流发电机可由原动机机械地往复驱动W操作为发电机操作W产生电力或 可通过交流电力源驱动W作为提供机械往复式输出的电机操作。因此，术语线性电机/交 流发电机可用来指该种基本机电装置。
[0018] 由于上述操作对偶性（化ality)，作为发动机操作的斯特林机器可用于驱动线性 交流发电机且线性电机可用于驱动在热粟模式下操作的斯特林机器。在该两种情况下，斯 特林机器的动力活塞通常直接连接到线性电机或交流发电机的往复运动构件，使得它们作 为单元往复运动。此外，直线电机和斯特林发动机可用于驱动其它负载，诸如用于例如在冰 箱中压缩气体或用于粟送流体的压缩机的活塞。
[0019] 本发明的该描述涉及用于主动平衡器的驱动电机。由驱动电机驱动的主动平衡器 在现有技术中是公知的。线性电机特别适合于与同本发明一起使用的主动平衡器一起使 用，但本发明可适用于驱动主动平衡器的其它电机。
[0020] 与本发明的连施例一起体巧的现有巧术
[0021] 本发明的所有实施例与本发明旨在最小化振动的主振动机器一起使用。主振动机 器通常具有控制系统，其控制主振动机器的运动。与主振动机器的主控制系统相关联来描 述并示出本发明的实施例。然而，本发明不限于所示的振动机器或它们的控制系统。本发 明与主振动机器及其控制系统之间的唯一必要联系是主动平衡器必须机械地连接到主振 动机器W便将制衡力施加到该主振动机器，并且本发明使用振动传感器，其也机械地连接 到主振动机器W便感测其振动。因为主动平衡器机械地连接到主振动机器，传感器可连接 到主动平衡器来感测振动。
[0022] 图1、图3、图4和图5都包括现有技术的主要控制系统。图1示出本发明的基本 原理。现代现有技术的控制系统利用数字处理器，诸如微处理器、微控制器或数字信号处理 器值SP)。如本领域技术人员已知的，通常在通过由数字处理器执行的控制算法对信号进 行数学运算的方面来描述数字控制电路操作。"信号"包括W数字数据格式的模拟信号的表 示。通常在进行该样操作的历史上先有的模拟装置（诸如过滤器和信号发生器）方面描述 操作，即使现代电路中的那些操作是转而通过被编程W执行算法的数字处理器进行。
[0023] 参照图1，沿横跨数字处理器10的顶部的路径示出现有技术的主要控制系统。如 在现有技术中，主控制信号由主控制系统W往复运动的操作频率产生并且施加到功率级， 该功率级通过将交流主电驱动电压施加到禪接到斯特林发动机的原动机或电机或交流发 电机的电枢绕组控制主振动机器。如大多数控制系统中常见的，存在被施加到控制算法的 命令输入12。命令输入12A"d表征主振动机器在基本驱动频率下的操作的参数的期望值。 命令输入A"d往往表征幅度，诸如行程距离（例如毫米）或用于驱动电机/交流发电机的 电枢线圈电压。主控制系统的输出在其基本操作频率下控制主振动机器的往复运动，诸如 禪接对（couplied pair)。
[0024] 在图1中，现有技术的控制算法被示为控制算法13。控制算法13的操作结果通过 数字到模拟转换器16被施加到功率级18,该功率级将控制信号转换为驱动主振动机器20 所需的高功率。功率级可包括额外的控制电路。
[0025] 作为一个实例，功率级18的输出可被施加到主机器中的电机/交流发电机的电枢 绕组。电机/交流发电机通过机械链接驱动地连接到斯特林机器W形成禪接对，该禪接对 的两个组件安装到共同机械支架。在实践中，交流发电机的壳体和斯特林机器的壳体一体 形成或直接连接在一起。
[0026] 本发明
[0027] 本发明的方法在该机器的基本操作频率和操作频率的选定谐波下最小化主振动 机器的振动。基本概念是将感测和反馈回该些频率下的振动的当前感测的幅度和相位。振 动的感测本质上是误差检测，因为任何振动都是寻求被消除或者至少最小化的误差。在基 本操作频率和每个选定谐波频率下产生正弦变化信号。每个产生的正弦变化信号的幅度和 相位周期变化、更新并适于产生和维持每个频率的平衡信号。每个频率的平衡信号相加并 一起被连续地反馈W驱动驱动主动平衡器的驱动电机。每个频率的每个平衡信号通过周期 更新的变化将平衡信号调适为目前所感测的振动，使得每个频率的正弦平衡信号被连续地 施加到驱动电机W在适当相位、幅度和频率下产生补偿力W使每个频率下的感测振动为最 小。该与标准闭环、需要驱动输出的误差的负反馈控制系统略有不同。在本文中，误差（振 动）被驱动到零，但一旦其被驱动到零，自适应算法保持相同补偿输出，除非它检测到增加 或减少振动，在该种情况下，其修改该补偿输出W再次使振动（误差）为零或最小值。
[0028] 再次参照图1，振动传感器30例如通过安装到禪接对安装在其上的壳体或支架而 安装在与禪合主振动机器20和主动平衡器22的机械连接中。振动传感器30可W是加速 度计并感测禪接对的振动W提供代表所感测振动的感测振动信号。
[0029] 来自振动传感器30的感测振动信号通过模拟数字转换器32被施加 W用于通过数 字处理器10处理。数字格式的感测振动信号被施加到多个自适应平衡信号发生器中的一 个，如图示的34、36和38,其每个都是产生用于不同频率的平衡信号的算法。所W，对于基 本频率和每个选定谐波均具有自适应平衡信号发生器。每个自适应平衡信号发生器被分配 到并响应于一个频率。虽然本发明可被实践为在单一频率或者基频和单一谐波下平衡振 动，但是优选具有用于平衡多个不同谐波的多个该样的平衡信号发生器。虽然H个平衡信 号发生器被示出用于基频《和两个谐波2?和h?，其中《是基本操作频率且h是第h个 谐波，可具有与谐波和由设计者选的任何谐波一样多的平衡信号发生器。
[0030] 如下面更详细描述的，通过由自适应滤波器的自适应滤波算法处理感测振动信号 产生每个选定频率的谐波平衡信号。每个选定频率下的参考输入被施加到自适应滤波算 法。因此，每个平衡信号发生器34、36和38都具有输出34B、36B和38B，其是其分配频率下 的平衡振动的平衡信号。
[0031] 输出34B、36B和38B处的所有平衡信号相加且总和用于控制驱动电机24。总和 是具有操作的基本频率和选定的谐波频率下的傅立叶分量的所得结果。因此，所得总和驱 动驱动电机24,使得其运动具有那些傅立叶分量。每个频率下的每个分量的幅度和相位与 在该分量的该频率下的由主振动机器20的振动产生的力相反。在图1中，示出在求和结点 40处求和的每个选定频率的平衡信号，并且总和通过数字到模拟转换器26施加到功率级 28,然后施加到主动平衡器驱动电机24。因此，平衡信号的总和是前向馈送信号，该信号控 制驱动电机24的电动驱动电压，因此由与每个选定频率的振动相反的每个选定频率的驱 动电压分量来驱动电机24。因此每个平衡信号发生器向求和节点40提供具有一定的频率、 幅度和相位的输出信号，该输出信号W-定的频率、幅度和相位驱动该驱动电机24 W将其 所分配的频率下的振动消除到实用程度。
[0032] 自巧巧滤施器
[0033] 输出34B、3她和38B处的谐波平衡信号部分地通过使用自适应滤波器产生。自适 应滤波器技术在现有技术中已被公知几十年。目P，优选与本发明一起使用的自适应滤波算 法是半个世纪前发明的最小均方（LM巧滤波算法。本领域已经开发了各种修改的LMS算法 W及可与本发明一起使用的其它自适应滤波算法。该些算法包括SLMS(LMS算法的轻微修 改）、NLMS (归一化的最小均方滤波器）和化S (递归最小二乘算法）。因为与本发明一起 使用的相对简单性和适用性，所W LMS算法是优选的。LMS算法通过发现与产生误差信号 的最小均方有关的滤波器系数模仿期望的过滤器。误差信号是期望信号和实际信号之间的 差。在本发明中，误差信号是感测振动，因为期望信号为无振动。
[0034]自适应滤波器基本上是由其自适应算法响应于感测误差而改变的可变滤波器。自 适应滤波器基于当前感测误差而调整。误差信号由算法处理，该算法然后修改或更新可变 滤波器。在本发明中，可变滤波器是简单增益；即，乘法器（放大器），它的值被通过算法响 应于感测误差可控地变化。可变滤波器的值通过递增或递减由设计者选择和控制的量并W 由设计者选择并由算法控制的周期速率响应于感测误差而修改。W此方式，算法W使得误 差趋于在实际中接近零的方式递增和递减可变滤波器并对于随后的误差信号继续按需递 增和递减可变滤波器，来保持误差在实际中接近于零。自适应滤波算法（诸如LMS算法） 是在文献中描述的操作W驱动误差信号到零的标准算法。
[00巧]本发明的自巧巧平衡信号发牛器
[0036] 对于寻求平衡的每个频率，具有被分配给该特定频率的自适应平衡信号发生器。 每个自适应平衡信号发生器的目的是为了从感测振动输入导出和保持在主动平衡器的驱 动电机中产生与其分配频率下的振动相反的并抵消该振动的力的信号。图2示出其被示为 图1中的框的自适应平衡信号发生器34、36或38。该些自适应平衡信号发生器是相同的，不 同之处在于每个适于在被分配到其的不同频率下操作。每个自适应平衡信号发生器50 (图 2)包括正交正弦变化的参考信号发生器52和54。参考发生器52产生cos化《 t)，其中h 是1(基频）或分配到的平衡信号发生器的第h谐波且《是禪接对的基本操作频率。参考 电压发生器54产生sin化W t)。如可从代表正交cos和sin函数的相量（phasor)可视化， 正交正弦信号是可被求和为所得结果的分量。所得结果可仅通过改变该两个正交分量的幅 度而具有任何相位和任何幅度。如在图3中可看见，参考发生器的幅度可通过将参考发生 器的幅度作为A"d的函数控制为使得它们的幅度与Acmd成比例来控制。可替代地，如在图 4和图5中所看见的，参考发生器可具有恒定单位幅度。正弦参考信号发生器52和54的目 的是在其分配频率下产生一对正交正弦变化的cos和sin参考信号。
[0037] 自适应平衡信号发生器50还具有两个自适应滤波器56和58。自适应滤波器56 具有由其自适应LMS算法LMS。可控地改变的可变滤波器W0。自适应滤波器58具有由其自 适应LMS算法LMSi可变控制的可变滤波器化。
[0038] 感测振动信号作为输入被施加于自适应滤波算法，该算法控制一对可变滤波器中 的每个。更具体而言，感测振动信号e(n)被施加于自适应滤波算法LMS。和LMSi。参考发生 器52和54的输出也被施加于由自适应滤波算法控制的一对自适应滤波器的一对可变滤波 器中的每个。更具体而言，来自参考发生器52的信号（其产生cos (hen))被施加于可变 滤波器W0且来自参考发生器54的信号（其产生sin化《 t))被施加于可变滤波器化。因 此，来自可变滤波器W0和化的输出信号是正交正弦信号，其每个都具有由可变滤波器W0 和化的各自增益确定的幅度。可变滤波器W0和化的各自增益由其各自自适应算法LMS。 和LMSi确定并定期更新。来自W0和WL正交正弦信号是可被在求和结点60处求和（矢量 /相量总和）的相量分量，W从求和结点60提供具有分配到平衡信号发生器50的谐波频率 并具有由LMS。和LMSi自适应滤波算法确定的相位和幅度的所得输出。该些自适应滤波算 法产生分配频率的平衡信号。该平衡信号具有幅度和相位，使得在前向馈送到主动平衡器 的驱动电机的电枢绕组时，其会在自适应平衡信号发生器50的分配频率下产生与振动相 反的并且基本上抵消该振动的电机力。
[0039] 自适应滤波器的设计参数相对简单。算法本身在现有技术中容易获得。控制每个 可变滤波器的算法W增量步长更新可变滤波器。由设计者所选择的两个参数是；（1)更新 率（多长时间更新一次），和（2)更新量（可变滤波器的增益在每次更新中改变多少）。更 新率是处理LMS算法的频率。更新率被选择为分配到平衡信号发生器的频率的某个倍数。 通常更新应在所分配的频率期间发生5到10次。每次增量更新的可变滤波器的增益的变 化量最好由重复试错法实验确定。一定范围上的几个更新量被单独地尝试且然后观察减少 振动的稳定性、效果W及响应速度。每次更新的所选变化量通常随反馈误差变化，其中误差 越小变化越小，且通常与误差幅度成正比。LMS或其它控制算法基于误差的符号确定变化的 方向。
[0040] 来自每个正弦变化cos和sin参考发生器52和54的信号也乘W传递函数訂。， 且所得乘积被作为输入施加于自适应滤波器56和58的自适应滤波算法LMS。和LMSi。传 递函数扣；：1从平衡信号发生器50的输出50B到感测振动输入62的传递函数。传递函数是 用于平衡信号发生器50的整个外部系统的复杂数学表达式。如所公知的，传递函数是输出 除W输入的比率，且在该种情况下是输入62处的感测振动信号输入除W在平衡信号发生 器50的输出50B处的输出。
[00川传递函数提供了由自适应滤波算法LMS。和LMSi使用的估计或预测响应。在提供 代表系统的传递函数的意义上，传递函数创建模型。传递函数解释了 W下事实：外部系统的 响应包括平衡器分量。其估计具有同样W与基本操作频率产生与振动相反的反作用力的平 衡器的系统的行为。传递函数提供了如果一定的振动抵消信号由平衡信号发生器50施加 的情况下将产生振动的估计。当然可W预期，系统将在操作期间大大改变。但LMS算法使 用该传递函数信号来决定方向（增加或减少）W改变可变滤波器W0和化的增益，W尽量 将振动减小到零。
[0042] 可通过沿从其所代表的输入到输出的路径确定每个分量的传递函数并将它们相 乘W获得从输入到输出的所得总传递函数来W传统方式确定传递函数扣d。然而，可替代 地，因为该是复杂和困难的数学演算，代替W该种方式开发的传递函数的数学表达式，可能 并且优选通过实验室测量得到它。对于每个频率的每个扣、-），通过（每个自适应平衡信号 发生器的）每个输出50B和输入62与不工作的电路和系统断开，输入单位正弦波被施加于 求和结点40。由振动传感器30(图1)输出的返回的误差信号被观察到且其振幅和相位被 测量。除W所测量的注入的输入信号的所测量的返回输出信号是传递函数。输入和输出两 者都简单的具有每个分配的频率的振幅A、相位0和频率。因此，功能块的输出是其分配频 率下的来自平衡信号发生器外部的系统并代表预期误差e(n)的预期输出。传递函数代表 除W对应于所选频率下的振动的感测振动信号的用于分配频率的谐波平衡信号。
[0043] 如上所述，通过求和（相位或/矢量和）可变滤波器W0和化的正交输出，获得分 配到平衡信号发生器的选定频率的谐波平衡信号。该求和操作由求和结点60代表。返回 参照图1，所有频率的复合平衡信号通过求和所有频率的平衡信号并将该和施加于驱动电 机24来产生。该通过将输出34B、36B和38B施加于求和结点40并将该和施加于数字到模 拟转换器26而示出（图1)。
[0044] 图3示出本发明的一个实施例。自适应平衡信号发生器334和336与图1和图2 中所示的那些相同。然而，在图3的实施例中，命令输入A"d被施加于所有参考发生器，诸 如cos参考发生器352和sin参考发生器354。该使参考信号的幅度与A"d成比例地变化。 随A"d改变参考发生器的幅度提供幅度前向馈送控制的额外优点。
[0045] 图3, W及图4和图5还更详细地示出振动传感器330。振动优选由加速计370 (其 将其输出施加于放大器372)感测。放大的输出由低通滤波器374滤波。低通滤波器374 的截止频率高于设计者希望使用本发明的技术最小化振动的最高选定谐波的频率。其目的 是滤掉在高于最高选定谐波频率的频率的噪音。
[0046] 通过模拟到数字转换器332从低通滤波器374施加于数字处理器310的感测振动 信号e(n)是复合模拟信号，其是基本操作频率和其低于滤波器截止频率的所有谐波下的 振动的总和。该复合信号W数字格式被施加于每个自适应平衡信号发生器，并因此包括复 合振动信号的所有傅立叶分量。然而，它是自适应滤波算法的固有特性，即它仅响应于在 参考发生器52和54(图2)的频率下的傅立叶分量。每个平衡信号发生器具有在其分配 频率下的参考发生器，所W每个平衡信号发生器仅响应于处于其分配频率下的e(n)的分 量。因此，无需复合振动信号e(n)的任何进一步滤波，W便提取每个分配频率的傅立叶分 量。可用于控制主振动机器380且对于本发明是现有技术的控制系统被示出并在我的专利 7, 511，459 中描述。
[0047] 图4示出本发明的另一实施例且其自适应平衡信号发生器434和436也与图1和 图2中所示的那些相同。图4的实施例类似于图3的实施例，不同之处在于，在图4的实施 例中，命令输入A"d(412)不施加于任何参考信号发生器，诸如cos参考发生器452和sin参 考发生器454。因此，它们生成的参考信号的幅度总是具有单位值，所W没有与Atmd成比例 的幅度前向馈送。图4还示出主振动机器，其是可由线性电机驱动的制冷机。
[004引图5是类似于图4的实施例的本发明的实施例，不同之处在于其示出与不同现有 技术主振动机器结合的本发明，所述机器是例如驱动交流发电机的斯特林发动机，并具有 提供前向馈送控制信号反馈引腿580,该前向馈送控制信号在求和结点581处与主要控制 信号求和。
[0049] 结合附图的该详细说明主要旨在作为本发明的当前优选实施例的描述，并非旨在 代表其中本发明可被构造或利用的唯一形式。该说明阐述了结合所示的实施例实现本发明 的设计、功能、手段和方法。然而，应理解，相同或等同的功能和特征可通过不同实施例完 成，它们也旨在被涵盖在本发明的精神和范围之内且在不脱离本发明或W下权利要求的范 围的情况下可采用各种修改。
【权利要求】
1. 一种用于平衡在基本操作频率下操作的主振动机器的振动的方法，所述主振动机器 机械地耦接到由驱动电机驱动的主动振动平衡器，所述方法在所述基本操作频率且在所述 基本操作频率的任何谐波下最小化耦接的主机器和平衡器的振动，且包括： (a) 感测所述耦接的主机器和平衡器的振动以提供代表所感测的振动的感测振动信 号； (b) 通过利用用于所述基本操作频率和用于选定的谐波频率的自适应滤波器的自适应 滤波算法处理所感测的振动信号来产生用于所述基本操作频率和用于所述基本操作频率 的至少一个选定的谐波频率的平衡信号，所述自适应滤波算法具有所述基本操作频率和每 个选定的谐波频率下的参考输入；以及 (c) 对所产生的平衡信号求和并将求和的信号施加于所述主动振动平衡器驱动电机， 并由此利用与在所述基本操作频率和每个选定的谐波频率下的所述振动相反的、用于所述 基本操作频率和用于每个选定谐波频率的驱动电压分量来驱动所述驱动电机。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，产生用于所述基本操作频率和用于每个选定谐 波频率的谐波平衡信号的步骤还包括： (i )在所述基本操作频率和每个选定谐波频率下产生一对正交正弦变化的cos和 sin参考信号并将那些信号施加于由自适应滤波算法控制的一对自适应滤波器的一对可变 滤波器中的每个； (ii )将所感测的振动信号输入到控制所述一对可变滤波器中的每个的自适应滤波算 法； (iii) 每个正弦变化的cos和sin参考信号乘以传递函数，该传递函数表征用于每个选 定频率的平衡信号除以对应于该选定频率下的振动的所感测的振动信号，并将相乘后的参 考信号输入到每个自适应滤波器的自适应滤波算法；以及 (iv) 对所述可变滤波器的输出求和以提供用于所述选定频率的平衡信号。
3. 根据权利要求2所述的方法，其中，对多个选定谐波进行所述方法。
4. 根据权利要求3所述的方法，其中，每对正交正弦变化的cos和sin参考信号的幅度 可控地与用于所述主振动机器的控制的命令输入成比例地改变。
5. 根据权利要求4所述的方法，其中，每个可变滤波器是具有由自身的自适应滤波算 法控制的增益的幅度乘法器。
6. 根据权利要求5所述的方法，其中，所述自适应滤波算法是最小均方算法。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，每个自适应滤波算法具有周期性更新速率，在该 速率下，该自适应滤波算法以该算法产生平衡信号的频率的5至10倍的范围内改变该自适 应滤波算法的可变滤波器。
【文档编号】F16F15/02GK104395637SQ201380033652
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2012年7月16日
【发明者】伊齐基尔·S·霍利迪 申请人:神宝公司