[發明專利]一種模擬空間飛行器壁板結構顫振/振動控制裝置與方法

有效

• 申請號: 201310321779.2
• 申請日: 2013-07-29
• 公開（公告）號: CN103399570A
• 公開（公告）日: 2013-11-20
• 發明（設計）人: 邱志成;馬彪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02;G01M7/02
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 何淑珍

1.一種模擬空間飛行器壁板結構顫振/振動控制裝置，該控制裝置的柔性板(3)寬度方向的兩對邊通過機械夾持裝置(7)固定，其特征在于：壓電陶瓷片參考信號傳感器（2）和壓電陶瓷片控制傳感器（6）分別粘貼在柔性板（3）的橫向靠近兩固定端50mm處、縱向中線位置處；柔性板的幾何中心位置處安裝有一個加速度傳感器（4）作為控制傳感器；在柔性板（3）左端，橫向靠近固定端25mm處，雙面對稱粘貼8片壓電陶瓷片，每面四片，壓電陶瓷片雙面極性相反并聯連接在一起構成一路壓電陶瓷片激勵驅動器（1）；在柔性板右端，橫向靠近固定端25mm處，雙面對稱粘貼8片壓電陶瓷片，每面四片，壓電陶瓷片雙面極性相反并聯連接在一起構成一路壓電陶瓷片控制驅動器（5）；?

還包括信號發生器（9），所述信號發生器（9）產生頻率為柔性板（3）低階固有頻率的正弦信號，經第一壓電陶瓷驅動電源（8）、壓電陶瓷片激勵驅動器（1），對柔性扳（3）進行激勵；所述壓電陶瓷片參考信號傳感器（2）和壓電陶瓷片控制傳感器（6）或者壓電陶瓷片參考信號傳感器（2）和加速度傳感器（4）將采集到參考信號和振動信號，經電荷放大器（10）、A/D轉換數據采集卡（11）傳送至計算機（12）；計算機（12）運行相應的自適應濾波控制算法產生控制信號，通過D/A轉換卡（14）和第二壓電陶瓷驅動電源（13）后，將控制信號輸送至壓電陶瓷片控制驅動器（5），對柔性板(3)產生控制力作用，抵消振動響應，實現對柔性板(3)的實時振動主動控制。

2.應用權利要求1所述的模擬空間飛行器壁板結構振動控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）開啟電荷放大器(10)和壓電陶瓷驅動電源(8)、信號發生器(9)后，將信號源設置為掃頻方式，頻率范圍從0.5Hz到50Hz，將掃頻周期設置為最小，采用信號發生器(9)產生掃描頻率正弦信號經壓電陶瓷驅動電源(8)傳至壓電陶瓷片激勵驅動器(1)，將加速度傳感器(4)或壓電陶瓷片傳感器(6)的電荷信號通過電荷放大器(10)放大后，通過A/D轉換數據采集卡(11)采集記錄模態自由振動響應結果，將記錄的數據導入到計算機(12)中，繼而將時域信號通過快速傅立葉變換獲得柔板結構的模態頻率，并將所述模態頻率與計算結果互相驗證；

（2）開啟信號發生器(9)、壓電陶瓷驅動電源(13)，對計算機(12)和A/D轉換數據采集卡(11)進行初始化操作，調整信號發生器(9)產生正弦波，頻率設置為步驟（1）獲得的模態頻率，在壓電陶瓷片控制驅動器(5)進行激勵，采集信號發生器(9)和壓電陶瓷片控制傳感器(6)或者信號發生器(9)和加速度傳感器（4）的信號，并利用最小均方算法對控制通道進行離線辨識；

（3）開啟信號發生器(9)、壓電陶瓷驅動電源(8)，對計算機(12)和A/D轉換數據采集卡(11)進行初始化操作，調整信號發生器(9)產生正弦波，頻率設置為步驟（1）獲得的模態頻率，經壓電陶瓷驅動電源(8)傳至壓電陶瓷片激勵驅動器(1)激勵起柔性板(3)的振動；

（4）開啟電荷放大器(10)，A/D轉換數據采集卡(11)采集壓電陶瓷片參考信號傳感器(2)的參考信號和壓電陶瓷片控制傳感器(6)的振動信號，或者，采集壓電陶瓷片參考信號傳感器(2)的參考信號和加速度傳感器(4)的振動信號，并傳送至計算機(12)；

（5）開啟壓電陶瓷驅動電源(13)，對計算機和A/D轉換數據采集卡(11)和D/A轉換卡(14)進行初始化操作，并根據預設參數運行濾波U最小均方控制算法獲得控制信號，所述控制信號經D/A轉換卡(14)輸出到壓電陶瓷驅動電源(13)經放大后驅動壓電陶瓷片控制驅動器(5)，對柔性板(3)進行振動控制；

（6）通過顯示器實時顯示振動控制效果，并記錄存儲數據進行分析；

（7）重復步驟（3）、（4）、（5）、（6），并根據振動效果的觀測和存儲數據分析，反復調整控制策略的相應的參數，直到獲得預期的控制效果。