本发明涉及微振动隔振，尤其涉及一种基于压电驱动的径向微振动主动被动混合隔振集成式法兰。
背景技术：
1、振动干扰是影响导弹、航行器等装置的指向精度、平稳运行和精确打击的重要因素。这些设备的工作环境具有特殊性，舱段内空间较小且整体结构刚度要求高，运行过程中电机产生的振动微小，振动控制频段低，控制难度很大。因此，对振动控制系统的复杂性、可靠性、稳定性等方面都有特殊而严格的要求。
2、国内外针对振动干扰的问题已经提出了许多措施，包括各种主动和被动的隔振方案。目前，主动隔振大多研究应用于卫星等航空领域作隔振平台的设计，布置于平台与平台之间以及桁架连接处，这类设备在运行过程中产生的微振动频率低，采用主动隔振具有更好的振动控制效果。目前针对鱼雷、轧钢机滚轮、空气轴承等环形结构设备，隔振方式一般采用被动隔振，该隔振方式更适用于高频段的振动控制，但在较低的工作频段时，被动隔振措施的隔振效率较低，影响设备工作以及智能控制的可靠性和稳定性。因此设计一款关于环形结构的主动被动混合隔振系统及其控制方法，采用主动和被动隔振系统相配合的系统隔振方式，对此类设备实现全频段更可靠的振动控制。
3、目前，主动隔振系统一般采用的电磁、液压和压电等方式，其中电磁驱动容易受磁场干扰等影响，液压机构对空间的需求较大，而压电材料制备的驱动器基于逆压电效应工作，具有体积小、响应快，断电自锁、机电转换效率高等优点。因此，设备小型化、微型化、集成化的发展趋势日益显著，基于压电材料的主动、半主动以及被动的振动控制技术受到专家们的广泛关注和研究。其中，压电主动隔振的振动控制虽然控制复杂但隔振的效果较好。利用压电材料，采用主动隔振和被动隔振相结合的混合隔振方法，实现环形法兰结构的振动控制，在国内外科学技术飞速发展的现阶段，具有重要的研究意义和广阔的应用前景。
技术实现思路
1、本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及到的缺陷，提供一种主动被动混合隔振的集成式法兰及控制方法。
2、本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：
3、一种主动被动混合隔振的集成式法兰，包含内环、外环、第一腹板、第二腹板、被动隔振模块、压电作动模块、感应模块和控制模块；
4、所述内环、外环均为两端开口的空心圆柱体；
5、所述内环的内壁上周向均匀设有m个第一沉头通孔，所述外环的外壁上周向均匀设有m个第二沉头通孔，所述压电作动模块包含m个压电作动单元，第一沉头通孔、压电作动单元、第二沉头通孔一一对应，m为大于等于3的自然数；
6、所述压电作动单元包含第一螺栓、第二螺栓、第一螺母、第二螺母、连接件和压电促动器；
7、所述压电促动器的尾端设有和所述第二螺栓相配的螺纹盲孔；
8、所述连接件呈圆柱状，一端中心设有用于和所述压电促动器的触动足固连的螺纹盲孔，另一端中心设有用于和所述第一螺栓的螺柱配合的平底盲孔；
9、所述第一螺栓的螺柱依次穿过压电作动单元对应的第一沉头通孔、第一螺母后伸入所述连接件的平底盲孔中，第一螺栓和第一螺母螺纹相连，使得第一螺栓的螺帽固定在压电作动单元对应的第一沉头通孔中；所述第二螺栓的螺柱穿过压电作动单元对应的第二沉头通孔后和所述压电促动器尾端的螺纹盲孔螺纹相连，将所述压电促动器固定在所述外环的内壁上；
10、所述连接件通过其螺纹盲孔和所述压电促动器同轴固连；
11、所述第二螺母设置在所述第一螺母和连接件之间，和所述第一螺栓螺纹相连，且第二螺母的一侧和所述连接件远离压电促动器的一端相抵，用于调节所压电促动器的预压力；
12、所述第一螺栓、连接件、压电促动器、第二螺栓均同轴且轴线经过内环的中心；所述m个压电作动单元共面；
13、所述被动隔振模块包含2n个被动隔振单元；
14、所述被动隔振单元包含第三螺栓、阻尼器和第四螺栓，其中，所述阻尼器为正棱柱或圆柱，其一端和所述第四螺栓的螺帽同轴固连，另一端端面中心设有用于和所述第三螺栓相配合螺纹盲孔；
15、所述第一腹板、第二腹板结构相同，均呈圆环状；
16、所述第一腹板、第二腹板平行设置在内环、外环之间，外壁均和外环的内壁同轴固连，内壁上均周向均匀设有n个安装孔，且安装孔的底面中心均设有螺纹盲孔；第一腹板上的n个安装孔和2n个被动隔振单元中的n个被动隔振单元一一对应，第二腹板上的n个安装孔和2n个被动隔振单元中的另外n个被动隔振单元一一对应
17、所述内环的内壁上分别周向均匀设有n个和所述第一腹板上n个安装孔一一对应、n个和第二腹板上n个安装孔一一对应的第三沉头通孔；
18、所述被动隔振单元的阻尼器、第四螺栓设置在其对应的安装孔中，第四螺栓和安装孔底面中心的螺纹盲孔螺纹固连，第三螺栓穿过其对应的第三沉头通孔后和阻尼器上的螺纹盲孔螺纹相连，将阻尼器固定在内环的外壁上；
19、所述感应模块包含第一至第四加速度传感器，其中，第一、第二加速度传感器设置在内环上，第三、第四加速度传感器设置在外环上，令第一、第三加速度传感器所在直线为a，第二、第四加速度传感器所在直线为b，则直线a、b均经过内环的中心，且直线a、b相互垂直；
20、所述控制模块分别和所述第一至第四加速度传感器、m个压电作动单元的压电促动器电器相连，用于根据第一至第四加速度传感器的感应数据控制m个压电作动单元的压电促动器工作。
21、作为本发明一种主动被动混合隔振的集成式法兰进一步的优化方案，所述第一腹板、第二腹板上都周向均匀设有若干通孔，以减轻重量。
22、作为本发明一种主动被动混合隔振的集成式法兰进一步的优化方案，所述第一螺母、第二螺母均采用防松螺母，避免工作中发生松动和滑动。
23、作为本发明一种主动被动混合隔振的集成式法兰进一步的优化方案，令m个压电作动单元所在的平面为平面l，则内环、外环均关于平面l对称，第一腹板关于平面l和第二腹板相互对称。
24、作为本发明一种主动被动混合隔振的集成式法兰进一步的优化方案，所述m取8，n取8。
25、本发明还公开了一种该主动被动混合隔振的集成式法兰的控制方法，包含以下步骤：
26、步骤1)，令8个压电作动单元按照顺时针方向依次为第一至第一八压电作动单元，以内环中心为原点，第一压电作动单元的轴线为y方向，第三压电作动单元的轴线为x方向建立极坐标系；
27、步骤2)，控制模块根据第一至第四加速度传感器的感应信号计算出振动干扰的频率freqin、振幅r和角度θ；
28、步骤3)，控制模块根据r、θ计算出内环、外环在第一至第八压电作动单元的轴线上的位移δl1、δl2、δl3、δl4、δl5、δl6、δl7、δl8：
29、
30、则式中，δl’1、δl’2、δl’3、δl’4、δl’5、δl’6、δl’7、δl’8分别为第一至第八压电作动单元需要产生的振动响应位移；
31、
32、步骤4)，控制模块将频率freqin和预设的最大工作频率阈值freq1进行比较,如果freqin小于等于freq1，控制模块控制第一至第八压电作动单元的压电促动器工作，分别产生振动响应位移δl’1、δl’2、δl’3、δl’4、δl’5、δl’6、δl’7、δl’8。
33、本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：
34、1.本发明根据一般航行器或导弹推进系统所用传统的支承法兰进行结构设计和优化，通过精密设计布置在法兰空间中的压电作动装置和被动隔振装置，采用主动和被动混合隔振的方法可以对推进装置运转过程中产生的振动干扰进行全频段的振动控制和衰减，适用于工业生产、水下推进和航空航天等需要环状法兰结构隔振的领域；
35、2.本发明由于采用压电促动器作为主动隔振系统中压电作动装置的激励源，其响应速度快、精度较高，采用周向布置的多个压电作动装置协同工作，面对多源多方向的振动干扰可以及时改变输入频率、电压及驱动模式从而进行振动控制和性能调节；另一方面，压电促动器的尺寸小，推力大，不受电磁干扰等，可以适用于狭小空间以及电磁电机、液压机构等无法适用的特殊复杂环境中；
36、3.本发明根据隔振原理设计了适用于该集成式减隔振法兰的闭环控制系统，通过闭环控制器的搭建，有望提高集成式减隔振法兰工作频段内振动控制的效果，并实现对振动的闭环控制，从而实现更全面的振动控制性能。这将进一步提升系统的性能和应用潜力，为相关领域的振动控制研究和实际应用提供有力的支持。
1.一种主动被动混合隔振的集成式法兰，其特征在于，包含内环、外环、第一腹板、第二腹板、被动隔振模块、压电作动模块、感应模块和控制模块；
2.根据权利要求1所述的主动被动混合隔振的集成式法兰，其特征在于，所述第一腹板、第二腹板上都周向均匀设有若干通孔，以减轻重量。
3.根据权利要求1所述的主动被动混合隔振的集成式法兰，其特征在于，所述第一螺母、第二螺母均采用防松螺母，避免工作中发生松动和滑动。
4.根据权利要求1所述的主动被动混合隔振的集成式法兰，其特征在于，令m个压电作动单元所在的平面为平面l，则内环、外环均关于平面l对称，第一腹板关于平面l和第二腹板相互对称。
5.根据权利要求1所述的主动被动混合隔振的集成式法兰，其特征在于，所述m取8，n取8。
6.基于权利要求5所述的主动被动混合隔振的集成式法兰的控制方法，其特征在于，包含以下步骤：
