[發明專利]一種彈簧連接的移動多柔性梁耦合振動檢測裝置及方法

在審

• 申請號: 202010816614.2
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN112051795A
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 邱志成;陳思文
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19;G01H11/08;G01H9/00;G01H11/06
• 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

本發明公開了一種彈簧連接的移動多柔性梁耦合振動檢測裝置及方法，包括移動多柔性梁本體部分、絲杠傳動部分、振動信號檢測部分及驅動控制部分；移動柔性梁本體部分包括柔性梁、彈簧等，柔性梁兩端自由，且一端通過彈簧耦合連接，中心固定在夾板上可隨滑塊一起移動；使用壓電片傳感器、激光位移傳感器及加速度傳感器檢測柔性梁結構的耦合振動信號，基于伺服電機驅動的導軌絲杠以及壓電片驅動器作為抑制振動的作動器。該裝置可用于研究不同長度及剛度的彈簧對柔性梁耦合振動特性的影響，實現對多柔性梁耦合振動的實時檢測與主動控制。

技術領域

本發明涉及柔性結構耦合控制領域，具體涉及一種彈簧連接的移動多柔性梁耦合振動檢測裝置及方法。

背景技術

柔性結構的質量輕、能耗低且操作靈活，可以廣泛應用于航天工程及工業生產領域。柔性結構還具有剛度低、柔性大及低頻模態密集的特點，在多柔性結構共同工作時易在外部激勵作用下產生不易衰減的耦合振動，影響系統運行的準確性及穩定性。因此柔性結構的耦合振動檢測與主動控制方法是當前研究的重點。

激光位移傳感器的測量精度高，且為非接觸測量方式，不會為柔性梁結構帶來額外質量，可減少對柔性梁振動特性的影響，實現對移動多柔性梁結構耦合振動的精確測量。

壓電片驅動器具有響應快、頻帶寬、線性度好、容易加工等特點，廣泛應用于柔性梁等撓性結構的振動控制領域，具有良好的控制效果。

伺服電機具有控制精度高、響應快、動態特性好、調速范圍寬、操作簡便的特點，對于柔性梁姿態調整的大幅值耦合振動，通過軌跡規劃等方法控制伺服電機的啟停及其轉動速度以減小柔性梁移動時的沖擊，可實現對大幅值耦合振動的主動控制。且通過調整彈簧的長度和剛度，可以研究不同彈簧特性對移動柔性梁耦合振動特性的影響。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明提供一種彈簧連接的移動多柔性梁耦合振動檢測裝置及方法，實現對移動多柔性梁耦合振動的實時檢測與主動控制。

本發明采用如下技術方案：

一種彈簧連接的移動多柔性梁耦合振動檢測裝置，包括移動多柔性梁本體部分、絲杠傳動部分、振動信號檢測部分及驅動控制部分；

所述移動多柔性梁本體部分，包括柔性梁、夾板、夾塊、彈簧、彈簧聯接板、彈簧支架、第一墊板、第二墊板及第三墊板，第二墊板為兩塊，平行設置在第一墊板上，所述柔性梁為兩塊，兩塊柔性梁的中心由夾板和夾塊固定在第二墊板上，隨第二墊板在水平方向移動，第三墊板設置在第二墊板上，兩塊柔性梁兩端均為自由端，一端通過彈簧耦合連接，另一端懸置，彈簧固定在彈簧聯接板上，使柔性梁產生耦合振動，彈簧聯接板通過彈簧支架固定在第三墊板上；

所述絲杠傳動本體部分包括，伺服電機、導軌絲杠、第一滑塊及絲杠墊板，所述絲杠墊板固定在實驗臺上，導軌絲杠安裝在絲杠墊板上，第一滑塊與導軌絲杠連接，所述第一墊板安裝在第一滑塊上，伺服電機帶動導軌絲杠轉動，使第一滑塊在水平方向上移動；

所述振動信號檢測部分包括，壓電片傳感器、激光位移傳感器、導軌、第二滑塊、加速度傳感器、電荷放大器、端子板、運動控制卡及計算機，壓電片傳感器及加速度傳感器設置在柔性梁上，激光位移傳感器通過傳感器支架安裝在第二滑塊上，第二滑塊與導軌連接；所述激光位移傳感器檢測柔性梁耦合端的振動信號，通過端子板傳輸至運動控制卡，再輸入計算機中，壓電片傳感器及加速度傳感器檢測的彎曲振動信號經過電荷放大器放大，通過端子板傳輸至運動控制卡后，再輸入計算機中；

驅動控制部分，包括絲杠驅動控制單元及壓電驅動控制單元；

所述絲杠驅動控制單元，包括與伺服電機連接的伺服電機驅動器，伺服電機自帶編碼器將電機轉動信息反饋伺服電機驅動器，計算機根據該反饋信息，生成控制信號，通過運動控制卡及端子板輸入伺服電機驅動器，控制伺服電機，驅動第一滑塊在水平方向移動；