Pengasing Getaran Aktif: Kelebihan, Kelemahan dan Had

Last updated: 23 Dec 2025

Pengasing Getaran Aktif adalah sistem pencegahan getaran yang menggunakan kawalan melalui penderia dan penggerak yang bekerja dengan gelung kawalan maklum balas untuk menyesuaikan daya sokongan platform pengasingan secara masa nyata. Prinsip umum melibatkan pemasangan penderia gerakan atau pecutan pada platform, yang kemudian menghantar isyarat kepada penggerak seperti motor magnet untuk menghasilkan daya anti-getaran dalam arah bertentangan dengan getaran yang berlaku. Ini membantu platform pengasingan menekan getaran dengan lebih baik dari lantai atau mesin ke platform, terutamanya pada frekuensi rendah dan frekuensi resonans di mana sistem pasif kurang berkesan.

Teknologi Kawalan dalam Pengasing Getaran Aktif

Pengasing getaran aktif menggunakan pelbagai algoritma kawalan untuk mencapai pengurangan getaran yang lebih berkesan. Kaedah kawalan biasa termasuk:

Kawalan PID: Kaedah kawalan klasik menggunakan ralat berkadar (P), jumlah kamiran (I) dan tindak balas terbitan (D) untuk menyesuaikan daya lawan, mengurangkan getaran dengan berkesan dalam sistem dengan andaian linear.
Kawalan Penyesuaian: Pengawal menyesuaikan diri secara automatik mengikut perubahan sistem atau persekitaran, seperti mencari parameter optimum apabila beban platform berubah.
Kawalan Logik Kabur: Menggunakan kaedah berasaskan peraturan sebagai ganti fungsi matematik tepat, sesuai untuk sistem dengan ketidakpastian tinggi atau bukan linear, mengendalikan ketidakpastian model dengan berkesan.
Kawalan Teguh / Kawalan Optimum: Algoritma canggih seperti H-infinity, LQG, atau Model Predictive Control (MPC), digunakan apabila sistem mempunyai ketidakpastian atau masalah berbilang input berbilang output. Reka bentuk biasanya menekankan keteguhan terhadap ralat dan gangguan luar.
Kecerdasan Buatan dan Rangkaian Neural: Belajar hubungan sistem yang kompleks dari data dan boleh menganggarkan kawalan secara luar talian atau dalam talian untuk mengendalikan bukan linear yang kompleks.
Teknik Moden Lain: Seperti pampasan suapan ke hadapan dan teknik pembalikan model untuk mengimbangi inersia atau histeresis penggerak. Sesetengah penyelidikan menggunakan Particle Swarm Optimization atau kaedah AI untuk menyesuaikan parameter kawalan dengan lebih tepat.

Membandingkan Pengasing Aktif dan Pasif

Apabila membandingkan Pengasing Getaran Aktif dengan Pengasing Getaran Pasif, sistem pasif mempunyai struktur mudah, pemasangan mudah, kos rendah dan tidak memerlukan kuasa luar. Walau bagaimanapun, prestasi mereka terhad kepada julat frekuensi tinggi hingga sederhana sahaja. Getaran frekuensi rendah atau yang berhampiran frekuensi resonans menerima pengurangan terhad dan bahkan mungkin mengalami penguatan isyarat, menyebabkan peningkatan getaran platform.

Sistem aktif mempunyai kelebihan mengurangkan getaran dengan berkesan dalam julat frekuensi rendah disebabkan maklum balas berterusan dari penderia dan penggerak yang menyesuaikan daya sokongan. Ini menjadikan sistem aktif sesuai untuk aplikasi ketepatan tinggi, mampu mengimbang masa nyata dan mengekalkan prestasi pengasingan getaran merentasi julat frekuensi yang lebih luas. Walau bagaimanapun, pengasing getaran aktif memerlukan sumber kuasa luar, lebih kompleks untuk digunakan dan mempunyai kos yang lebih tinggi.

Kelebihan, Kelemahan dan Had Pengasing Getaran Aktif

Kelebihan

Boleh mencipta sistem pengasingan getaran jalur lebar, terutamanya pada frekuensi rendah, meminimumkan kesan kepada instrumen ketepatan. Tindak balas pantas, meningkatkan prestasi peralatan dengan ketara dalam keadaan getaran yang berubah. Selain itu, keupayaan kawalan maklum balas menyediakan pengurangan getaran ketepatan tinggi dan fleksibiliti untuk pelbagai keadaan operasi.

Kelemahan

Memerlukan berbilang penderia dan penggerak, mempunyai kos tinggi dan memerlukan kuasa elektrik untuk operasi. Juga mempunyai kerumitan mekanikal dan perisian kawalan, memerlukan reka bentuk berhati-hati untuk mencegah ralat. Sistem memerlukan kuasa pemacu penggerak yang mencukupi untuk menyokong berat sistem awal. Oleh itu, menggunakan penggerak yang sangat kaku boleh mengurangkan lebar jalur dan kecekapan pembatalan getaran.

Had

Penggerak biasanya mempunyai strok terhad, menjadikan mereka tidak sesuai untuk getaran yang sangat besar. Sistem berbilang DOF (seperti 6 paksi) memerlukan berbilang penggerak bekerja bersama, menyebabkan masalah gandingan silang antara paksi dan memerlukan teknik penyahgandingan. Selain itu, kawalan maklum balas mungkin mengalami kelewatan atau hingar penderia, memerlukan reka bentuk untuk kestabilan dan keteguhan terhadap keadaan tidak normal.

Contoh Aplikasi Pengasing Getaran Aktif

Jentera Ketepatan Tinggi: Seperti teleskop besar, sistem pemecut zarah, interferometer ketepatan tinggi, atau mesin litografi dalam industri semikonduktor, termasuk instrumen pengukuran peringkat nano (seperti Mikroskop Daya Atom) yang memerlukan kestabilan asas.

Makmal Penyelidikan dan Nanoteknologi: Peralatan mikroskop elektron (SEM/TEM), mesin pemeriksaan wafer, mesin cetak nano, atau eksperimen menggunakan instrumen yang sangat responsif kepada getaran. Memasang pengasing aktif boleh membantu membuat keputusan eksperimen lebih tepat.

Industri Semikonduktor dan Elektronik: Seperti mesin litografi canggih dalam kilang pembuatan komponen elektronik yang memerlukan kedudukan dan penempatan yang paling tepat. Sistem pengasingan getaran aktif mengurangkan getaran yang mencemari dari mesin lain atau lantai kilang, meningkatkan kadar pengeluaran dan mengurangkan ralat.

Teknologi Angkasa dan Penerbangan: Platform untuk memasang peranti pengukuran atau muatan pada satelit dan kapal angkasa, yang mesti tahan terhadap getaran mikro kecil dari putaran atau bahagian mekanikal dalaman. Penyelidikan baru-baru ini telah menggunakan platform Stewart dengan penggerak piezoelektrik untuk mencipta sistem pengasingan getaran untuk satelit bagi mengekalkan ketepatan penderia.

Oleh kerana Active Vibration Isolators merupakan peralatan yang sangat penting dalam makmal serta industri berteknologi tinggi pada skala mikro dan nano, Hong Kong NTI menyediakan perkhidmatan dan mengedarkan peralatan berprestasi tinggi daripada jenama terkemuka dunia.

Dengan pengalaman dan kepakaran global lebih daripada 16 tahun, kami telah membekalkan peralatan serta perkhidmatan profesional untuk menyokong penyelidikan dan pembangunan yang cekap dan berkesan.

Hubungi kami:
725 Bangunan S-Metro, Tingkat 20, Jalan Sukhumvit,
Khlong Tan Nuea, Watthana, Bangkok, Thailand

Tel: +66 2-821-5278
Emel: info@hknti.com
LINE: https://line.me/R/ti/p/@816txpya

References:

https://www.researchgate.net/publication/349980422_Review_on_vibration_isolation_technology

https://www.nature.com/articles/s41598-024-84980-2

https://www.mdpi.com/2076-3417/14/17/7966

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7219080

https://www.researchgate.net/publication/48410606_Active_vibration_isolation_of_high_precision_machines

https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC7219080/

https://www.researchgate.net/publication/224651377_Active_vibration_control_of_a_isolation_platform_based_on_state_space_LQG