[發(fā)明專利]移動質(zhì)量簡支梁動態(tài)特性試驗平臺

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010508510.1
• 申請日: 2010-10-15
• 公開（公告）號: CN101968398A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳恩偉;陸益民;劉正士;王勇;劉煥進(jìn);周鐵明
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: G01M7/00
• 分類號: G01M7/00;G01M7/02
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種由激勵發(fā)生裝置作用下的移動質(zhì)量簡支梁動態(tài)特性試驗平臺，更具體涉及到一種在自身激勵、錘擊或振動臺激勵作用下的質(zhì)量變化的簡支梁動態(tài)特性試驗平臺。

背景技術(shù)

參數(shù)時變的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在現(xiàn)實工程中有很多典型例子，如列車或車輛過橋形成的車-橋系統(tǒng)，火箭發(fā)射過程燃料消耗形成的參數(shù)變化系統(tǒng)，建筑工地上重物移動時的吊塔系統(tǒng)等。這些系統(tǒng)的慣性參數(shù)、模態(tài)參數(shù)、載荷、內(nèi)部應(yīng)力等動力學(xué)數(shù)據(jù)是隨時間變化的。為了掌握這些系統(tǒng)的狀態(tài)以及對它們進(jìn)行控制，需要實時獲得其變化的動力學(xué)參數(shù)。可以通過采集這些系統(tǒng)的振動激勵和響應(yīng)數(shù)據(jù)并通過一定的算法來獲得其變化的動力學(xué)參數(shù)。為了驗證時變參數(shù)辨識算法的準(zhǔn)確性和有效性，需要有一個參數(shù)變化可調(diào)的時變系統(tǒng)實驗平臺來進(jìn)行驗證，該系統(tǒng)的時變的動力學(xué)參數(shù)必須要有理論解，才可以和算法的計算結(jié)果進(jìn)行對比，從而能夠驗證時變參數(shù)辨識算法的可行性和有效性。并且該實驗平臺最好能夠盡可能多的提供時變參數(shù)的變化形式，比如參數(shù)慢變形式、參數(shù)快變形式、參數(shù)瞬變形式等。迄今沒有相關(guān)的實驗平臺的公開報導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足之處，提供一種質(zhì)量大小可以變化、質(zhì)量移動的速度以及方向可以調(diào)節(jié)的基于移動質(zhì)量簡支梁動態(tài)特性試驗平臺，用于測量質(zhì)量移動時簡支梁的激勵力以及梁上各測定點的振動加速度響應(yīng)，以供時變參數(shù)辨識算法進(jìn)行計算，并與理論值比較，滿足檢驗算法的可行性和有效性的需要，作為高校專業(yè)課教學(xué)以及科研的實驗平臺。

本發(fā)明解決技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明移動質(zhì)量簡支梁動態(tài)特性試驗平臺的結(jié)構(gòu)特點是：

在平板的兩端分別設(shè)置一支撐件，簡支梁的兩端分別安裝在兩端的支承件上；在簡支梁上放置可在簡支梁上移動的質(zhì)量塊，質(zhì)量塊的疊放數(shù)量可以調(diào)節(jié)；在質(zhì)量塊的徑向?qū)ΨQ位置上固定連接有兩端拉索，一端拉索是由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動、由同步帶輪及傳動軸傳動、由主動卷筒卷繞的主動端；另一端拉索為被動端；

在簡支梁的底部沿質(zhì)量塊的移動方向均勻設(shè)置振動加速度傳感器，由振動信號采集調(diào)理模塊、單片機(jī)和振動加速度傳感器構(gòu)成信號檢測單元，單片機(jī)通過振動信號采集調(diào)理模塊獲取振動加速度傳感器的檢測信號；步進(jìn)電機(jī)接受來自單片機(jī)的控制信號，單片機(jī)接收來自電機(jī)控制按鍵的控制信號。

本發(fā)明移動質(zhì)量簡支梁動態(tài)特性試驗平臺的結(jié)構(gòu)特點也在于：在簡支梁上、沿著簡支梁的長度方向設(shè)置導(dǎo)槽，在質(zhì)量塊的底部設(shè)置導(dǎo)向凸柱，以導(dǎo)向凸柱嵌插在導(dǎo)槽中，使質(zhì)量塊可以沿導(dǎo)槽移動。

與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在：

1、本發(fā)明中的質(zhì)量塊是在拉索的牽引下以設(shè)定的速度移動，振動加速度傳感器的輸出信號由振動信號采集調(diào)理系統(tǒng)進(jìn)行采集和調(diào)理，通過進(jìn)一步的計算機(jī)的數(shù)據(jù)分析，測得質(zhì)量移動時簡支梁的激勵力以及梁上各測定點的振動加速度響應(yīng)，能滿足檢驗算法的可行性和有效性的需要，可以作為高校專業(yè)課教學(xué)以及科研的實驗平臺。

2、本發(fā)明通過改變調(diào)節(jié)質(zhì)量塊的移動速度、質(zhì)量塊的數(shù)量以及移動方向可以模擬參數(shù)慢變、快變和瞬變系統(tǒng)以及各種參數(shù)變化類型耦合的系統(tǒng)，能滿足檢驗多種時變參數(shù)辨識算法的需求。

3、本發(fā)明利用一個步進(jìn)電機(jī)以及同步帶、同步輪機(jī)構(gòu)就實現(xiàn)了主動卷筒和被動卷筒的放線和收線的同步，從而實現(xiàn)了質(zhì)量塊的往復(fù)運(yùn)動以及和與步進(jìn)電機(jī)的同步運(yùn)動，避免了速度突然改變時由于慣性使質(zhì)量塊的運(yùn)動滯后。

4、本發(fā)明通過控制按鍵以及單片機(jī)實現(xiàn)質(zhì)量塊的移動以及振動加速度傳感器的采樣在時間上的同步。

附圖說明

圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明主動端示意圖；

圖3為本發(fā)明被動端示意圖。

圖中標(biāo)號：1簡支梁、2質(zhì)量塊、3定滑輪、4支撐件、5主動卷筒、6傳動軸、7軸支撐、8同步帶輪、9步進(jìn)電機(jī)支撐、10步進(jìn)電機(jī)、11步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器、12單片機(jī)、13開關(guān)電源、14電機(jī)控制按鍵、15同步帶、16平板、17拉索、18振動加速度傳感器、19計算機(jī)、20振動信號采集調(diào)理模塊。

具體實施方式

參見圖1、圖2和圖3，在平板16的兩端分別設(shè)置一支撐件4，簡支梁1安裝在支承件4上；在簡支梁1上放置可在簡支梁1上移動的質(zhì)量塊2，質(zhì)量塊2可以是法碼，質(zhì)量塊2的疊放數(shù)量可以調(diào)節(jié)；在質(zhì)量塊2的徑向?qū)ΨQ位置上固定連接有兩端拉索，一端拉索是由步進(jìn)電機(jī)10驅(qū)動、由同步帶輪8及傳動軸6傳動、由主動卷筒5卷繞的主動端；另一端拉索為被動端，在主動端與被動端的同步帶輪之間設(shè)置同步帶15；