[發(fā)明專利]基于角速率陀螺的模擬太空帆板扭轉(zhuǎn)振動控制裝置與方法無效
| 申請?zhí)枺?/td> | 200810028772.0 | 申請日： | 2008-06-13 |
| 公開（公告）號： | CN101318561A | 公開（公告）日： | 2008-12-10 |
| 發(fā)明（設計）人： | 邱志成;張東;謝存禧;李琳 | 申請（專利權(quán)）人： | 華南理工大學 |
| 主分類號： | B64G1/44 | 分類號： | B64G1/44;B64G1/24;F16F15/02;G05D19/02 |
| 代理公司： | 廣州市華學知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 | 代理人： | 李衛(wèi)東 |
| 地址： | 510640廣東*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 基于 速率 陀螺 模擬 太空 帆板 扭轉(zhuǎn) 振動 控制 裝置 方法 | ||
1、一種基于角速率陀螺的模擬太空帆板扭轉(zhuǎn)振動控制裝置，其特征在于該裝置的撓性板通過機械支架夾持裝置固定為懸臂板，撓性板通過機械支架夾持裝置固定為懸臂板，在撓性板固定端橫向20～25mm處前后兩面對稱粘貼的多片壓電陶瓷片，多片壓電陶瓷片之間在撓性板的縱向距離為20～160mm，姿態(tài)角度為0°，多片壓電陶瓷片雙面極性相反并聯(lián)連接在一起組成彎曲模態(tài)壓電驅(qū)動器；彎曲模態(tài)傳感器為一片壓電陶瓷片，在撓性板的橫向靠近固定端20～25mm處，位于撓性板的縱向中線，姿態(tài)角度為0°；在撓性板靠近自由端一段距離的縱向中部雙面反對稱粘貼多片壓電陶瓷片，壓電陶瓷片雙面極性相同并聯(lián)連接在一起組成扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器，扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器的壓電陶瓷片之間在橫向距離為35～100mm，扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器粘貼在正面的壓電陶瓷片姿態(tài)角度為45°；角速率陀螺傳感器安裝在撓性板的自由端縱向中間位置，角速率陀螺傳感器的檢測軸線和撓性板扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)的節(jié)線平行；彎曲模態(tài)傳感器與極低頻電荷放大器信號連接，極低頻電荷放大器和角速率陀螺傳感器分別通過多通道A/D轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)采集卡與計算機信號連接；彎曲模態(tài)壓電驅(qū)動器和扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器分別與多路壓電陶瓷電源連接；多路壓電陶瓷電源通過多通道D/A轉(zhuǎn)換卡與計算機信號連接。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角速率陀螺傳感器的撓性懸臂板振動扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動主動控制裝置，其特征在于：所述反對稱粘貼是指正面的壓電陶瓷片姿態(tài)角度為45°，反面壓電陶瓷片的姿態(tài)角與正面垂直，都位于撓性板的靠近自由端一段距離的縱向中間位置。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于角速率陀螺傳感器的撓性懸臂板振動扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動主動控制裝置，其特征在于：所述角速率陀螺傳感器安裝在撓性板的自由端縱向中間位置。
4、根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的基于角速率陀螺傳感器的撓性懸臂板振動扭轉(zhuǎn)模態(tài)振動主動控制裝置，其特征在于：所述角速率陀螺傳感器是單軸石英MEMS陀螺。
5、應用權(quán)利要求1所述裝置進行基于角速率陀螺傳感器的撓性懸臂板扭轉(zhuǎn)振動控制的方法，其特征在于包括如下步驟：
(1)開啟計算機，進行參數(shù)初始化；包括控制算法參數(shù)的初始值設定，A/D數(shù)據(jù)采集和D/A輸出控制卡相應的初始數(shù)據(jù)、控制地址和驅(qū)動方式的設定，D/A輸出數(shù)據(jù)設定為0，保證初始狀態(tài)扭轉(zhuǎn)模態(tài)壓電驅(qū)動器無激勵電壓信號；
(2)開啟角速率陀螺傳感器供電電源，壓電陶瓷電源；采用激振力錘激振辨識法，激勵扭轉(zhuǎn)模態(tài)的振動，通過角速率陀螺檢測扭轉(zhuǎn)模態(tài)的振動，分析獲得扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)的前二階模態(tài)頻率；
(3)利用計算或辨識得到的振動頻率信息，實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)模態(tài)的控制策略；控制策略包括：對采集的角速率陀螺信號進行滑動平均濾波處理，控制采樣時間為1ms，采用20個采樣數(shù)據(jù)進行滑動平均，并采用復合PPF&PD非線性控制算法計算；根據(jù)步驟(2)辨識得到的扭轉(zhuǎn)振動模態(tài)頻率，通過人機交互界面輸入到復合PPF&PD非線性控制策略中，為主動控制設置相應的參數(shù)；
(4)用激振力錘激勵撓性板扭轉(zhuǎn)模態(tài)的振動，角速率陀螺傳感器將檢測的扭轉(zhuǎn)振動信息經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換卡采集振動信息到工業(yè)計算機，在顯示器通過窗口實時顯示扭轉(zhuǎn)模態(tài)的振動信息，通過人機界面，開啟控制策略，控制量經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換卡的輸出信號經(jīng)過壓電陶瓷電源放大后驅(qū)動扭轉(zhuǎn)模態(tài)驅(qū)動器，進行扭轉(zhuǎn)模態(tài)的振動控制；
(5)開啟施加控制策略后，通過顯示器實時顯示扭轉(zhuǎn)振動控制效果，并記錄存儲角速率陀螺采集的數(shù)據(jù)進行分析；
(6)重復步驟(4)、(5)，并根據(jù)振動效果的觀測和存儲數(shù)據(jù)分析，反復調(diào)整控制策略和相應的參數(shù)進行試驗，參數(shù)調(diào)整為步驟(1)中所述的PPF&PD控制算法參數(shù)，直到獲得良好的控制效果。
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