[發明專利]一種三級Stewart機構并聯構型六自由度振動激勵系統

有效

• 申請號: 202010435040.4
• 申請日: 2020-05-21
• 公開（公告）號: CN111551328B
• 公開（公告）日: 2021-07-27
• 發明（設計）人: 邊邊
• 申請（專利權）人: 北京航宇振控科技有限責任公司
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 鄧治平

本發明公開了一種三級Stewart機構并聯構型六自由度振動激勵系統，采用三級Stewart機構六自由度并聯構型，包括十八條作動器支路、多條空氣彈簧支路、多條輔助支撐支路、上平臺組件、下平臺組件及實時控制硬件系統；上、下平臺組件由十八條作動器支路、空氣彈簧支路、輔助支撐支路連接；每條作動器支路由直線動磁式電機、鉸鏈組件及轉接件構成；每條空氣彈簧支路由空氣彈簧及轉接件構成；每條輔助支撐支路由螺紋絲桿升降機及轉接件構成；實時控制硬件系統通過A/D采樣獲得傳感器采集的上平臺六自由度位移及加速度信號，解算出控制信號；控制信號經由D/A輸出到功率放大器，驅動作動器輸出軸向運動，推動上平臺產生期望的六自由度振動激勵信號。

技術領域

本發明屬于智能并聯機構的振動控制領域，具體涉及一種三級Stewart機構并聯構型六自由度振動激勵系統，可用于模擬精密儀器在各種環境下所受到的振動信號。

背景技術

高精度載荷、精密儀器等在執行任務中不可避免地受到來自其載運工具自身或外界的機械振動干擾，且呈現出多自由度線角振動耦合、高頻與低頻振動共存等特點，極大地影響了其控制精度和穩定水平，因此在實驗室(內場)環境下檢驗設備在多自由度復雜振動干擾下的工作狀態及并進行調試具有重要的工程意義。

為試件提供振動信號所用到的典型設備是振動臺，目前單自由度振動臺已得到廣泛應用，但其僅能提供單軸平動或通過工裝轉接成單軸轉動的振動信號，隨著工程技術的進步及對振動環境認識水平的提高，單自由度的振動模擬已日益不能滿足高精度載荷、精密儀器等的試驗需求。目前多自由度的振動模擬設備仍少有研發成果，在各個領域更是少有實際應用。因此，研發多自由度的振動模擬系統具有重要的現實意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是：針對單自由度振動臺難以滿足多自由度振動模擬的試驗需求，提出一種新型的六自由度振動激勵系統，可用于同步模擬最多六自由度的振動信號，為試件(高精度載荷、精密儀器等)提供星載、彈載、機載、艦載或車載等復雜環境下的多自由度振動激勵，以檢驗其在復雜振動干擾環境下的穩定水平和控制精度，或進行功能性能測試與標定等。

本發明解決上述技術問題采用的技術方案是：一種三級Stewart機構并聯構型六自由度振動激勵系統，采用三級Stewart機構六自由度并聯構型，包括十八條作動器支路、多條空氣彈簧支路、多條輔助支撐支路、上平臺組件、下平臺組件及實時控制硬件系統；

系統的機構構型為三級Stewart機構六自由度并聯構型，其十八條作動器支路分為三組，每組在在空間中的布局方式為Stewart構型，此三組Stewart構型通過并聯方式組成三級Stewart機構六自由度并聯構型；

所述的三級Stewart機構六自由度并聯構型為：將十八條作動器支路分為三組，每組六條作動器組成一個經典Stewart構型機構；每個Stewart經典構型上臺面均為水平面；三個Stewart構型機構在同一個水平面高度上，并且三個Stewart構型機構的上臺面中心組成一個三角形，整臺上臺面中心在此三角形之內，其布局方式為三個Stewart構型機構的上臺面中心繞整臺中心的Z軸旋轉對稱，即三個Stewart經典構型的上臺面中心與整臺上臺面中心所連射線方向互成120°夾角，繞整臺中心的Z軸旋轉120°后三個Stewart經典構型的上臺面中心完全重合；三個Stewart經典構型的上臺面中心在以整臺上臺面中心為圓心，以一定距離為半徑的圓上；三個Stewart經典構型對于整個系統的構型屬于三級并聯關系，稱該構型為三級Stewart機構六自由度并聯構型；