[發(fā)明專利]基于行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能柔性梁裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510032999.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-22
• 公開（公告）號(hào): CN104565191B
• 公開（公告）日: 2017-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邱志成;吳傳健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16F15/03
• 分類號(hào): F16F15/03;F16F15/02;F16F15/28
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司44245
• 代理人: 羅觀祥

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及大型旋轉(zhuǎn)柔性結(jié)構(gòu)的定位和振動(dòng)控制領(lǐng)域，特別涉及基于行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能柔性梁裝置。

背景技術(shù)

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)與其他傳動(dòng)和控制方式相比，有如下優(yōu)點(diǎn)：控制精度高，調(diào)速范圍寬、動(dòng)態(tài)特性好，操作簡便，編程容易，能實(shí)現(xiàn)定位伺服；響應(yīng)快、易與CPU相接，體積小、動(dòng)力較大，無污染；與氣壓驅(qū)動(dòng)相比，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)能大大提高傳動(dòng)和控制的精度，電機(jī)體積小，動(dòng)作平穩(wěn)，更適用于遠(yuǎn)距離傳輸，工作噪聲較小；與液壓驅(qū)動(dòng)相比，液壓驅(qū)動(dòng)難以小型化，液壓源或液壓油要求(雜質(zhì)、溫度、油量、質(zhì)量)嚴(yán)格，易泄漏且有污染，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)可以在惡劣的環(huán)境下工作，且無污染。

伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)往往采用減速器實(shí)現(xiàn)輸出速度轉(zhuǎn)換。行星減速器作為常用的減速器，具有明顯的間隙特性和復(fù)雜的摩擦特性。這些特性將影響伺服電機(jī)控制的精度，甚至降低被控對(duì)象的穩(wěn)定性。同時(shí)，伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)過程中，會(huì)產(chǎn)生較大的顫振現(xiàn)象，影響控制效果。這些由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)技術(shù)產(chǎn)生的影響仍然是世界普遍關(guān)注和需要解決的課題。

柔性結(jié)構(gòu)具有大撓度、低剛度、低阻尼等物理特性，相對(duì)于剛性結(jié)構(gòu)，具有質(zhì)量輕、能耗低、效率高等優(yōu)點(diǎn)。但柔性結(jié)構(gòu)受到某種外部激勵(lì)時(shí)，振動(dòng)將會(huì)持續(xù)較長時(shí)間。長時(shí)間的振動(dòng)不但會(huì)影響系統(tǒng)的正常工作和系統(tǒng)性能，而且有可能引起構(gòu)件的疲勞破壞，影響其使用壽命。針對(duì)旋轉(zhuǎn)柔性梁系統(tǒng)設(shè)計(jì)控制裝置，使結(jié)構(gòu)振動(dòng)得到快速抑制具有重要研究意義。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明提供一種基于行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能柔性梁裝置。

本發(fā)明充分考慮了行星減速器的間隙特性和摩擦特性、雙梁的強(qiáng)耦合作用的影響。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能柔性梁裝置，包括柔性梁本體部分、振動(dòng)檢測(cè)部分及驅(qū)動(dòng)控制部分；

所述柔性梁本體部分包括：

第一柔性梁，其一端為自由端，另一端為固定端；

第二柔性梁，其一端為自由端、另一端為固定端；

所述第一柔性梁及第二柔性梁平行放置；

壓電驅(qū)動(dòng)器及壓電傳感器粘貼在第一、第二柔性梁的固定端；

振動(dòng)檢測(cè)部分包括：

所述壓電傳感器檢測(cè)柔性梁的振動(dòng)信號(hào)通過電荷放大器傳輸?shù)蕉俗影澹龆俗影迮c運(yùn)動(dòng)控制卡相互連接，所述運(yùn)動(dòng)控制卡與計(jì)算機(jī)相互連接；

所述驅(qū)動(dòng)控制部分包括行星減速器、伺服電機(jī)、伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及電壓放大電路，所述計(jì)算機(jī)產(chǎn)生控制信號(hào)通過運(yùn)動(dòng)控制卡及端子板的兩個(gè)通道傳輸?shù)诫妷悍糯箅娐芳八欧姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器，所述電壓放大電路與壓電驅(qū)動(dòng)器連接，所述伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與伺服電機(jī)連接，所述伺服電機(jī)與行星減速器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)連接，所述第一、第二柔性梁的固定端安裝在行星減速器的輸出軸上。

所述壓電驅(qū)動(dòng)器具體為2個(gè)，分別為第一驅(qū)動(dòng)器及第二驅(qū)動(dòng)器，所述第一、第二驅(qū)動(dòng)器均由四片壓電片構(gòu)成，分別對(duì)稱粘貼在第一柔性梁及第二柔性梁固定端的正反兩面，每面2片且并聯(lián)連接；所述壓電傳感器由兩片壓電片構(gòu)成，分別粘貼在第一、第二柔性梁固定端寬度方向的中間位置。

還包括兩塊質(zhì)量塊，分別位于第一、第二柔性梁的自由端寬度方向的中線處。

還包括固定支架及底座，所述固定支架安裝在底座上，所述行星減速器安裝在固定支架上。

本發(fā)明的有益效果：

(1)采用伺服電機(jī)和壓電驅(qū)動(dòng)器復(fù)合驅(qū)動(dòng)雙柔性梁結(jié)構(gòu)，既可以使得雙柔性梁在水平面內(nèi)實(shí)現(xiàn)梁的定位及指向，又可以通過伺服電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)和壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)梁的振動(dòng)抑制。

(2)本裝置的驅(qū)動(dòng)減速部分采用了行星減速器，相比于諧波減速器，它具有傳動(dòng)速比大、承載能力高、傳動(dòng)精度高、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)簡單、零件數(shù)少、體積小、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)。

(3)實(shí)驗(yàn)裝置考慮了行星減速器存在的間隙特性、摩擦特性等非線性特性，以及伺服電機(jī)控制存在的顫振現(xiàn)象，能更好的分析模型存在的間隙特性、摩擦特性、時(shí)延特性和時(shí)變特性，為控制方法的實(shí)現(xiàn)提供良好的硬件條件。

(4)本裝置是一個(gè)多通道的輸入—輸出的檢測(cè)和控制系統(tǒng)，而且既有各控制之間相互耦合，又有各輸出量的相互耦合，既有伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制，還有壓電驅(qū)動(dòng)控制，利用該裝置可以很好地模擬復(fù)雜柔性結(jié)構(gòu)的剛?cè)狁詈险駝?dòng)控制研究。

附圖說明

圖1是本發(fā)明行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能梁裝置的總體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能梁裝置的主視圖；

圖3是本發(fā)明行星減速器驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)雙智能梁裝置的左視圖；