一种非线性隔振与抗冲击控制系统及方法与流程

本发明涉及非线性隔振器技术领域，具体涉及一种非线性隔振与抗冲击控制系统及方法。

背景技术：

传统的被动隔振系统，一旦结构确定，其动力学特性也将确定，难以再次改变。比如，金属橡胶隔振器，钢弹簧隔振器以及气垫隔振器，结构确定了，动力学特性也确定，隔振效果也确定，无法随着实际情况进行调整，可调试性较差。

此外，对于线性隔振器，在系统隔振性能与承载性能之间总有一个折中，从隔振原理上来讲，为了保证更好的隔振效果以及包括低频在内宽频带的隔振，隔振系统的等效刚度越小越好，但为了保证静承载力，隔振系统的刚度又不能太小，否则就会导致静力下的支承物体较大位移。

因此，现有的隔振器并不能在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种非线性隔振与抗冲击控制系统及方法，通过高静低动控制器控制电磁作动器对支承架的吸引力大小，调整支承架的轴向位移，进而在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种非线性隔振与抗冲击控制系统，包括：隔振系统，所述隔振系统包括：一个或多个电磁作动器、支承架和一个或多个位移传感器，以及依次连接的信号调理电路、控制器和功率放大器，所述电磁作动器由差动控制的上下两个电磁铁组成，每个电磁铁中间设置一个位移传感器，所述位移传感器均与所述信号调理电路连接，所述功率放大器与每个电磁铁的线圈连接；所述控制系统还包括：

第一设计模块，用于根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力-位移非线性动力学特性曲线，确定第一位移范围δ的大小和微分环节分段数量j，分段参数组λη(η＝1,2,...j-1)的值；

第二设计模块，用于根据电磁作动器的数量和支承架与载荷质量之和,得到单个电磁作动器所需承担载荷质量；

第一设置模块，用于根据所述力-位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式fp(e)；

第二设置模块，用于根据工程应用的阻尼比需求，设置所述高静低动控制算法中的微分环节中微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的值或设置所述高静低动控制算法中的微分环节函数表达式fd(e)；

写入模块，用于将设置好的高静低动控制算法编程写入至所述隔振系统的控制器内，形成高静低动控制器；

所述电磁作动器用于通过协同工作产生的电磁力对所述支承架进行悬浮支承；

所述位移传感器用于采集所述支承架的轴向位移信号，并将所述轴向位移信号输入所述信号调理电路；

所述信号调理电路用于将所述轴向位移信号从模拟量转化为数字量并输入所述高静低动控制器；

所述高静低动控制器用于将接收的轴向位移与参考位置比较后得到偏差值，根据所述增益环节函数表达式fp(e)与所述微分参数组kdη(η＝1,2,...j)，或与所述微分环节函数表达式fd(e)计算并生成相应的控制信号，并将所述控制信号输入所述功率放大器；

所述功率放大器根据所述控制信号产生控制电流，控制所述电磁作动器对所述支承架的吸引力大小，调整所述支承架的轴向位移。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制系统，所述第一设计模块还用于：预估被支承物体振动响应与冲击响应的范围；

所述力-位移非线性动力学特性曲线满足：预估的振动响应在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内的第一位移范围内；预估的冲击响应在平衡位置附近的δ区域外的系统刚度在第二刚度范围内的第二位移范围内；所述系统刚度为所述力-位移非线性动力学特性曲线的曲率；

整个闭环控制系统具备高静低动特性的力-位移非线性动力学特性，

当基础或支承物体受到振动载荷时，其对应的位移在所述力-位移非线性动力学特性曲线的所述第一位移范围内，所述隔振系统在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内，根据振动隔振原理，所述系统刚度越小，所述隔振系统的固有频率越小，根据经典的振动理论，隔振频带越宽，隔振效果越好；

当冲击作用于基础或支承物体时，其对应的位移在所述力-位移非线性动力学特性曲线的所述第二位移范围内，所述隔振系统在所述第二位移范围内的支承力随位移的增大/减小而非线性快速增加/减小。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制系统，所述力-位移非线性动力学特性曲线为下式三次函数表示的曲线，

y＝ax³+bx²+cx+d

其中，a、b、c、d为根据该曲线而确定的三次函数系数，所述三次函数满足：3·ax²+2·bx+c≥0。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制系统，单个电磁作动器所需承担载荷质量me满足以下关系：

其中，m为支承架与载荷质量之和，n为电磁作动器的数量。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制系统，所述高静低动控制算法包括：

增益环节：

将所述偏差值代入所述增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度；

微分环节：

将所述偏差值经比较乘以所述微分参数组kdη(η＝1,2,...j)内对应的kd1、kd2、kd3…kdj后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；或

将所述偏差值乘以所述微分环节函数表达式fd(e)后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；

将所述增益环节控制量和所述微分环节控制量之和作为总的高静低动控制器输出量；

所述增益环节函数表达式fp(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，kx为力-位移系数，ki为力-电流系数，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节中不同偏差值与微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的对应关系为：

其中，λj为分段参数组，满足λ1≤λ2≤λ3≤λ4≤...λj-1，分段数量j≥2和参数组kdη(η＝1,2,...j)的设置满足：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，me为单个电磁作动器所需承担载荷质量，kp为刚度系数，它与偏差值的关系为：

其中，ks为位移传感器增益，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节函数表达式fd(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，c为系统阻尼，me是单个电磁作动器所需承担载荷质量，γ为阻尼比，范围0＜γ＜1。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制系统，所述信号调理电路包括：ad转换模块和ad采样模块，所述ad转换模块用于将所述轴向位移信号从模拟量转化为数字量，所述ad采样模块用于设定采样频率，从数字量的所述轴向位移信号中得到最终的采样信号；

所述位移传感器为：电感传感器或涡流传感器，当所述位移传感器为电感传感器时，通过差动控制上下两个探头进行采集，当所述位移传感器为涡流传感器时，通过一个探头进行采集。

一种非线性隔振与抗冲击控制方法，应用于隔振系统，所述隔振系统包括：一个或多个电磁作动器、支承架和一个或多个位移传感器，以及依次连接的信号调理电路、控制器和功率放大器，所述电磁作动器由差动控制的上下两个电磁铁组成，每个电磁铁中间设置一个位移传感器，所述位移传感器均与所述信号调理电路连接，所述功率放大器与每个电磁铁的线圈连接；所述电磁作动器用于通过协同工作产生的电磁力对所述支承架进行悬浮支承；

所述控制方法包括：

s1、根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力-位移非线性动力学特性曲线，确定第一位移范围δ的大小和微分环节分段数量j，分段参数组λη(η＝1,2,...j-1)的值；

s2、根据电磁作动器的数量和支承架与载荷质量之和,得到单个电磁作动器所需承担载荷质量；

s3、根据所述力-位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式fp(e)；

s4、根据工程应用的阻尼比需求，设置所述高静低动控制算法中的微分环节中微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的值或设置所述高静低动控制算法中的微分环节函数表达式fd(e)；

s5、将设置好的高静低动控制算法编程写入至所述隔振系统的控制器内，形成高静低动控制器；

s6、所述位移传感器采集所述支承架的轴向位移信号，并将所述轴向位移信号输入所述信号调理电路；

s7、所述信号调理电路将所述轴向位移信号从模拟量转化为数字量并输入所述高静低动控制器；

s8、所述高静低动控制器将接收的轴向位移与参考位置比较后得到偏差值，根据所述增益环节函数表达式fp(e)与所述微分参数组kdη(η＝1,2,...j)，或与所述微分环节函数表达式fd(e)计算并生成相应的控制信号，并将所述控制信号输入所述功率放大器；

s9、所述功率放大器根据所述控制电压产生控制电流，控制所述电磁作动器对所述支承架的吸引力大小。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制方法，步骤s1还包括：预估被支承物体振动响应与冲击响应的范围；

所述力-位移非线性动力学特性曲线满足：预估的振动响应在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内的第一位移范围内；预估的冲击响应在平衡位置附近的δ区域外的系统刚度在第二刚度范围内的第二位移范围内；所述系统刚度为所述力-位移非线性动力学特性曲线的曲率；

整个闭环控制系统具备高静低动特性的力-位移非线性动力学特性，

当基础或支承物体受到振动载荷时，其对应的位移在所述力-位移非线性动力学特性曲线的所述第一位移范围内，所述隔振系统在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内，根据振动隔振原理，所述系统刚度越小，所述隔振系统的固有频率越小，根据经典的振动理论，隔振频带越宽，隔振效果越好；

当冲击作用于基础或支承物体时，其对应的位移在所述力-位移非线性动力学特性曲线的所述第二位移范围内，所述隔振系统在所述第二位移范围内的支承力随位移的增大/减小而非线性快速增加/减小。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制方法，所述力-位移非线性动力学特性曲线为下式三次函数表示的曲线，

y＝ax³+bx²+cx+d

其中，a、b、c、d为根据该曲线而确定的三次函数系数，所述三次函数满足：3·ax²+2·bx+c≥0；

单个电磁作动器所需承担载荷质量me满足以下关系：

其中，m为支承架与载荷质量之和，n为电磁作动器的数量。

进一步，如上所述的一种非线性隔振与抗冲击控制方法，所述高静低动控制算法包括：

增益环节：

将所述偏差值代入所述增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度；

微分环节：

将所述偏差值经比较乘以所述微分参数组kdη(η＝1,2,...j)内对应的kd1、kd2、kd3…kdj后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；或

将所述偏差值乘以所述微分环节函数表达式fd(e)后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；

将所述增益环节控制量和所述微分环节控制量之和作为总的高静低动控制器输出量；

所述增益环节函数表达式fp(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，kx为力-位移系数，ki为力-电流系数，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节中不同偏差值与微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的对应关系为：

其中，λj为分段参数组，满足λ1≤λ2≤λ3≤λ4≤...λj-1，分段数量j≥2和参数组kdη(η＝1,2,...j)的设置满足：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，me为单个电磁作动器所需承担载荷质量，kp为刚度系数，它与偏差值的关系为：

其中，ks为位移传感器增益，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节函数表达式fd(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，c为系统阻尼，me是单个电磁作动器所需承担载荷质量，γ为阻尼比，范围0＜γ＜1。

本发明的有益效果在于：本发明所提供的系统及方法，通过高静低动控制器控制电磁作动器对支承架的吸引力大小，调整支承架的轴向位移，进而在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能。

附图说明

图1为本发明实施例中提供的一种非线性隔振与抗冲击控制系统的第一结构示意图；

图2为本发明实施例中提供的一种非线性隔振与抗冲击控制系统的第二结构示意图；

图3为本发明实施例中提供的一种非线性隔振与抗冲击控制方法的流程示意图；

图4为本发明实施例中提供的电磁作动器差动闭环控制框图；

图5为本发明实施例中提供的电磁作动器差动闭环控制框图；

图6为本发明实施例中提供的力-位移非线性动力学特性曲线图。

附图中，61、控制器，62、功率放大器，63、位移传感器，64、信号调理电路，65、电磁作动器，66、径向轴承，67、支承架。

具体实施方式

下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。

传统的被动隔振系统，一旦结构确定，其动力学特性也将确定，难以再次改变。此外，对于一个线性隔振器，在系统隔振性能与承载性能之间总有一个折中，因为从隔振原理上来讲，为了保证更好的隔振效果以及包括低频在内宽频带的隔振，隔振系统的等效刚度越小越好，但为了保证静承载力，隔振系统的刚度又不能太小，否则就会导致静力(如支承物体重力)下的支承物体较大位移。

为了解决这些问题，本发明提出一种非线性隔振与抗冲击控制系统，主要包括电磁作动器、位移传感器、高静低动控制器。利用电磁作动器的主动可控性，用控制算法实现电磁作动器具有高静低动的非线性动力学特性，不仅可以在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能，而且利用控制算法可以根据实际结构参数，自由设计改变隔振器的非线性动力学支承特性曲线，应用于不同的机器与工况。具体如下。

如图1-2所示，一种非线性隔振与抗冲击控制系统，包括：隔振系统6，隔振系统6包括：一个或多个电磁作动器65、支承架67和一个或多个位移传感器63，以及依次连接的信号调理电路64、控制器61和功率放大器62，电磁作动器65由差动控制的上下两个电磁铁组成，每个电磁铁中间设置一个位移传感器63，位移传感器63均与信号调理电路64连接，功率放大器62与每个电磁铁的线圈连接；控制系统还包括：

第一设计模块1，用于根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力-位移非线性动力学特性曲线，确定第一位移范围δ的大小和微分环节分段数量j，分段参数组λη(η＝1,2,...j-1)的值；在本实施例中设定j＝2，分段参数组包含λ1。

第二设计模块2，用于根据电磁作动器65的数量和支承架67与载荷质量之和,得到单个电磁作动器65所需承担载荷质量；

第一设置模块3，用于根据力-位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式fp(e)；

第二设置模块4，用于根据工程应用的阻尼比需求，设置高静低动控制算法中的微分环节中微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的值或设置高静低动控制算法中的微分环节函数表达式fd(e)；在本实施例中微分参数组包含kd1、kd2。

写入模块5，用于将设置好的高静低动控制算法编程写入至隔振系统的控制器61内，形成高静低动控制器；

电磁作动器65用于通过协同工作产生的电磁力对支承架67进行悬浮支承；

位移传感器63用于采集支承架67的轴向位移信号，并将轴向位移信号输入信号调理电路64；

信号调理电路64用于将轴向位移信号从模拟量转化为数字量并输入高静低动控制器；

高静低动控制器61用于将接收的轴向位移与参考位置比较后得到偏差值，根据增益环节函数表达式fp(e)与微分参数组kd1、kd2，或与微分环节函数表达式fd(e)计算并生成相应的控制信号，并将控制信号输入功率放大器；

功率放大器62根据控制信号产生控制电流，控制电磁作动器65对支承架67的吸引力大小，调整支承架67的轴向位移。

第一设计模块1还用于：预估被支承物体振动响应与冲击响应的范围；

力-位移非线性动力学特性曲线满足：预估的振动响应在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内的第一位移范围内；预估的冲击响应在平衡位置附近的δ区域外的系统刚度在第二刚度范围内的第二位移范围内；系统刚度为力-位移非线性动力学特性曲线的曲率；

整个闭环控制系统具备高静低动特性的力-位移非线性动力学特性，

当基础或支承物体受到振动载荷时，其对应的位移在力-位移非线性动力学特性曲线的第一位移范围内，隔振系统在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内，根据振动隔振原理，系统刚度越小，隔振系统的固有频率越小，根据经典的振动理论，隔振频带越宽，隔振效果越好；

当冲击作用于基础或支承物体时，其对应的位移在力-位移非线性动力学特性曲线的第二位移范围内，隔振系统在第二位移范围内的支承力随位移的增大/减小而非线性快速增加/减小。

力-位移非线性动力学特性曲线为下式三次函数表示的曲线，

y＝ax³+bx²+cx+d

其中，a、b、c、d为根据该曲线而确定的三次函数系数，三次函数满足：3·ax²+2·bx+c≥0。

单个电磁作动器所需承担载荷质量me满足以下关系：

其中，m为支承架与载荷质量之和，n为电磁作动器的数量。

高静低动控制算法包括：

增益环节：

将偏差值代入增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度；

微分环节：

将所述偏差值经比较乘以所述微分参数组内对应的kd1、kd2后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；或

将所述偏差值乘以所述微分环节函数表达式fd(e)后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；

将所述增益环节控制量和所述微分环节控制量之和作为总的高静低动控制器输出量；

所述增益环节函数表达式fp(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，kx为力-位移系数，ki为力-电流系数，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节中不同偏差值与微分参数组kd1、kd2的对应关系为：

其中，λj为分段参数组，在本实施例中λ1＝δ，分段数量j＝2和微分参数组kd1、kd2的设置满足：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，me为单个电磁作动器所需承担载荷质量，kp为刚度系数，它与偏差值的关系为：

其中，ks为位移传感器增益，e为偏差值，a、b、c为常数；

微分环节函数表达式fd(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，c为系统阻尼，me是单个电磁作动器所需承担载荷质量，γ为阻尼比，范围0＜γ＜1。

信号调理电路包括：ad转换模块和ad采样模块，ad转换模块用于将轴向位移信号从模拟量转化为数字量，ad采样模块用于设定采样频率，从数字量的轴向位移信号中得到最终的采样信号；

位移传感器为：电感传感器或涡流传感器，当位移传感器为电感传感器时，通过差动控制上下两个探头进行采集，当位移传感器为涡流传感器时，通过一个探头进行采集。

如图3所示，一种非线性隔振与抗冲击控制方法，应用于隔振系统，隔振系统包括：一个或多个电磁作动器、支承架和一个或多个位移传感器，以及依次连接的信号调理电路、控制器和功率放大器，电磁作动器由差动控制的上下两个电磁铁组成，每个电磁铁中间设置一个位移传感器，位移传感器均与信号调理电路连接，功率放大器与每个电磁铁的线圈连接；电磁作动器用于通过协同工作产生的电磁力对支承架进行悬浮支承；

控制方法包括：

s1、根据不同的振动与冲击载荷工况，设计具有高静低动特性的力-位移非线性动力学特性曲线，确定第一位移范围δ的大小和微分环节分段数量j，分段参数组λη(η＝1,2,...j-1)的值；在本实施例中设定j＝2，分段参数组包含λ1。

s2、根据电磁作动器的数量和支承架与载荷质量之和,得到单个电磁作动器所需承担载荷质量；

s3、根据力-位移非线性动力学特性曲线中的系数，设置高静低动控制算法中的增益环节函数表达式fp(e)；

s4、根据工程应用的阻尼比需求，设置高静低动控制算法中的微分环节中微分参数组kdη(η＝1,2,...j)的值或设置高静低动控制算法中的微分环节函数表达式fd(e)；在本实施例中微分参数组包含kd1、kd2。

s5、将设置好的高静低动控制算法编程写入至隔振系统的控制器内，形成高静低动控制器；

s6、位移传感器采集支承架的轴向位移信号，并将轴向位移信号输入信号调理电路；

s7、信号调理电路将轴向位移信号从模拟量转化为数字量并输入高静低动控制器；

s8、高静低动控制器将接收的轴向位移与参考位置比较后得到偏差值，根据增益环节函数表达式fp(e)与微分参数组kdη(η＝1,2,...j)，或与微分环节函数表达式fd(e)计算并生成相应的控制信号，并将控制信号输入功率放大器；

s9、功率放大器根据控制电压产生控制电流，控制电磁作动器对支承架的吸引力大小。

步骤s1还包括：预估被支承物体振动响应与冲击响应的范围；

力-位移非线性动力学特性曲线满足：预估的振动响应在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内的第一位移范围内；预估的冲击响应在平衡位置附近的δ区域外的系统刚度在第二刚度范围内的第二位移范围内；系统刚度为力-位移非线性动力学特性曲线的曲率；

整个闭环控制系统具备高静低动特性的力-位移非线性动力学特性，

当基础或支承物体受到振动载荷时，其对应的位移在力-位移非线性动力学特性曲线的第一位移范围内，隔振系统在平衡位置附近的δ区域内的系统刚度在第一刚度范围内，根据振动隔振原理，系统刚度越小，隔振系统的固有频率越小，根据经典的振动理论，隔振频带越宽，隔振效果越好；

当冲击作用于基础或支承物体时，其对应的位移在力-位移非线性动力学特性曲线的第二位移范围内，隔振系统在第二位移范围内的支承力随位移的增大/减小而非线性快速增加/减小。

力-位移非线性动力学特性曲线为下式三次函数表示的曲线，

y＝ax³+bx²+cx+d

其中，a、b、c、d为根据该曲线而确定的三次函数系数，三次函数满足：3·ax²+2·bx+c≥0；

单个电磁作动器所需承担载荷质量me满足以下关系：

其中，m为支承架与载荷质量之和，n为电磁作动器的数量。

高静低动控制算法包括：

增益环节：

将偏差值代入增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度；

微分环节：

将所述偏差值经比较乘以所述微分参数组内对应的kd1、kd2后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；或

将所述偏差值乘以所述微分环节函数表达式fd(e)后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；

将所述增益环节控制量和所述微分环节控制量之和作为总的高静低动控制器输出量；

所述增益环节函数表达式fp(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，kx为力-位移系数，ki为力-电流系数，e为偏差值，a、b、c为常数；

所述微分环节中不同偏差值与微分参数组kd1、kd2的对应关系为：

其中，λj为分段参数组，在本实施例中λ1＝δ，分段数量j＝2和参数组kd1、kd2的设置满足：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，me为单个电磁作动器所需承担载荷质量，kp为刚度系数，它与偏差值的关系为：

其中，ks为位移传感器增益，e为偏差值，a、b、c为常数；

微分环节函数表达式fd(e)为：

其中，ka为功率放大器增益，ks为位移传感器增益，ki为力-电流系数，c为系统阻尼，me是单个电磁作动器所需承担载荷质量，γ为阻尼比，范围0＜γ＜1。

如图2所示，电磁作动器差动闭环控制原理：上下两块电磁铁差动控制作为一对，构成一个电磁作动器使用，多个电磁作动器协同工作依靠电磁力对支承架进行悬浮支承，支承架轴向位移通过位移传感器采集，并与参考位置相比较后得到偏差后输入给高静低动控制器，高静低动控制器输出控制电压给功率放大器，形成各个电磁铁的控制电流来控制各个电磁吸力的大小。

如图4所示，高静低动控制器包含两个环节，微分环节和增益环节，分别用来调节动态系统的刚度与阻尼特性。增益环节包括：将偏差值代入增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度，微分环节包括：将偏差值经比较乘以微分参数组对应的kd1、kd2进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性；

如图5所示，高静低动控制器包含两个环节，微分环节和增益环节，分别用来调节动态系统的刚度与阻尼特性。增益环节包括：将偏差值代入增益环节函数表达式fp(e)，计算得到增益环节控制量，用以调节动态支承系统的刚度，微分环节包括：将偏差值乘以微分环节函数表达式fd(e)后进行微分，得到微分环节控制量，用以调节动态支承系统的阻尼特性。

其中，ka为功率放大器增益，ks为传感器增益，s为拉普拉斯算子，l为外界扰动，kx、ki分别为力-位移系数和力-电流系数，me是单个电磁作动器所需承担载荷质量，fe是电磁力，x是物体相对平衡位置的位移，ref是参考位置，e是偏差，e＝ref-x。

在使用高静低动控制器之前，先将如图4或5所示的高静低动控制算法烧录至控制器内，使整个闭环控制系统具备如图6所示的力-位移非线性动力学特性曲线。即

当基础或支承物体出现振动时，其往复运动幅值一般较小，具有高静低动动力学特性的隔振系统平衡位置附近的δ区域内刚度也较小，由振动隔振原理可知，当振动激励力的频率高于支承系统的固有频率的倍时，系统振动可以被有效隔离，因此系统固有频率在保证承载力的情况下越低越好，支承系统固有频率的表达式为：

其中k为系统刚度，me为单个电磁作动器所需承担载荷质量，可以看到系统刚度越小，支承系统固有频率也越小，因此高静低动系统低的动刚度可以起到有效隔离振动的作用。

当冲击作用于基础或支承物体时，支承物体运动幅值一般较大，具有高静低动动力学特性的隔振系统δ区域外，支承力随位移的增大/减小而非线性快速增加/减小，高的静承载力可以有效抑制支承物体位移，一方面可以使隔振系统在有效隔振的同时不丧失承载力，一方面减小了冲击载荷对支承物体的影响。

利用电磁作动器的主动可控性，用控制算法实现电磁作动器具有高静低动的非线性动力学特性，即高的静承载力和低的动刚度。工作时将该系统中的隔振器(包括电磁作动器和支承架)置于支承物体和基础之间，当基础或支承物体出现振动时，低的动刚度可以起到有效隔离振动的作用。当冲击作用于基础或支承物体时，随着相对位移的增大，支承力非线性快速增大，可以有效抑制位移。该非线性隔振器不仅可以在兼顾承载力的同时保证优异的隔振与抗冲击性能，而且通过该主动控制算法可以根据实际结构参数，自由设计改变隔振器的非线性非线性动力学特性曲线，应用于不同的机器与工况，可以有效减小振动与冲击对系统的影响。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。