[實用新型]一種旋轉和移動直接驅動的雙柔性梁控制裝置

有效

• 申請號: 201720303637.7
• 申請日: 2017-03-27
• 公開（公告）號: CN206833274U
• 公開（公告）日: 2018-01-02
• 發明（設計）人: 邱志成;王濤先
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05D27/02
• 分類號: G05D27/02
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司44245
• 代理人: 王東東

技術領域

本實用新型涉及柔性結構的定位及振動控制領域，具體涉及一種旋轉和移動直接驅動的雙柔性梁控制裝置。

背景技術

柔性結構在航天及工業生產領域應用廣泛，相對于剛性結構，具有質量輕、能耗低、效率高、操作靈活等優點，但柔性結構的固有頻率低，低頻模態振動易被激起等特點限制了其在某些領域內的應用與發展。

近年來，柔性結構的振動主動控制成為當今世界研究的重點及熱點課題。加速度傳感器質量輕，易安裝，并且頻帶較寬，利用加速度傳感器反饋控制可在較寬頻帶范圍增加系統的主動阻尼，增強系統魯棒性。由于加速度傳感器的應用會給系統引進大量的高頻噪聲信號，因此要進行濾波處理。壓電陶瓷材料具有響應快、頻帶寬、線性度好、容易加工等優點，特別適合用于柔性梁等撓性結構的振動控制應用。

直線電機結構簡單，無需運動轉換機構，運動慣量小，動態響應性能和定位精度高；直線電機運動時無機械接觸，無摩擦和噪聲，能實現高速和低速的運動；直線電機在徑向上拉力互相抵消，無單邊磁拉力問題；直線電機通過調節電壓或頻率，或更換次級材料，能得到不同的速度和電磁推力，能適應多種應用場合；相比于其它絲杠、同步帶和齒輪齒條驅動，直線電機驅動能夠獲得高加速度，不過直線電機仍無法應用在大負載的情況下。

直接驅動電機除延續了伺服電機的特性外，因為其低速大扭矩、高精度定位、高響應速度、結構簡單，減小機械損耗、低噪聲、少維護等獨有的特點，被廣泛應用于各行各業。

在傳統振動控制裝置中，振動控制效果總會受到機械傳動機構固有特性的影響，故考慮采用直線電機和直接驅動旋轉電機對振動進行控制，來提高振動控制系統的精度和穩定性，可以快速控制雙柔性梁的面對稱和軸對稱模態的振動。

實用新型內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本實用新型提供一種旋轉和移動直接驅動的雙柔性梁控制裝置。

本實用新型采用如下技術方案：

一種旋轉和移動直接驅動的雙柔性梁控制裝置，包括柔性梁本體部分、振動檢測部分及驅動控制部分；

所述柔性梁本體部分包括兩根相同的柔性梁，兩根柔性梁沿水平方向對稱安裝在機械裝置支座上，兩根柔性梁的一端分別與機械裝置支座固定稱為固定端，另一端為自由端；

所述振動檢測部分包括壓電片傳感器、加速度傳感器、電荷放大器、端子板、運動控制卡及計算機，所述壓電片傳感器安裝在每根柔性梁寬度方向的中線上，單面粘貼，且靠近固定端，所述加速度傳感器安裝在每根柔性梁寬度方向的中線上，且靠近自由端，所述端子板與運動控制卡相互連接，所述運動控制卡與計算機相互連接；

所述壓電片傳感器檢測的振動信號經過電荷放大器放大后，經過端子板傳輸至運動控制卡，進一步輸入到計算機中；

加速度傳感器檢測柔性梁振動信號經端子板傳輸至運動控制卡，進一步輸入到計算機中；

驅動控制部分包括直線電機驅動控制系統、直接驅動旋轉電機驅動控制系統及壓電驅動振動控制系統；

所述直線電機驅動控制系統包括基座、直線電機、滑軌、精密光柵尺及直線電機伺服單元，所述直線電機和精密光柵尺采用速度控制或位置控制的方式連接直線電機伺服單元，所述直線電機伺服單元與端子板相互連接；

所述直線電機、滑軌和精密光柵尺安裝在基座上，直線電機與精密光柵尺分別與滑軌上的滑塊機械連接，隨著滑塊移動；

所述直接驅動旋轉電機驅動控制系統包括直接驅動旋轉電機及直接驅動旋轉電機伺服單元，所述直接驅動旋轉電機的輸出端與機械裝置支座連接，所述直接驅動旋轉電機與直接驅動旋轉電機伺服單元連接，所述直接驅動旋轉電機伺服單元與端子板相互連接，所述直接驅動旋轉電機與滑軌上的滑塊機械連接；

所述壓電驅動振動控制系統包括壓電驅動器及壓電放大電路，所述計算機將控制信息通過運動控制卡及端子板輸出到壓電放大電路，所述壓電放大電路驅動壓電驅動器，所述壓電驅動器粘貼在兩根柔性梁上。

所述壓電驅動器具體為兩個，每根柔性梁粘貼一個，粘貼在靠近柔性梁固定端一側，所述壓電驅動器由四片壓電陶瓷片構成，正反兩面粘貼，且關于柔性梁寬度方向中線對稱。

所述壓電片傳感器由一片壓電陶瓷片構成，每根柔性梁各粘貼一片。

一種雙柔性梁控制裝置的控制方法，包括如下步驟：

第一步利用壓電傳感器和加速度傳感器分別檢測兩個柔性梁的振動得到相應的測量信號；