[發明專利]多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置及方法

在審

• 申請號: 202010816992.0
• 申請日: 2020-08-14
• 公開（公告）號: CN111912518A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發明（設計）人: 邱志成;陳國豪
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01H11/08
• 分類號: G01H11/08;G01H17/00;G01H9/00
• 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

本發明公開了多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置及方法，包括多彈簧連接雙移動板本體部分、振動檢測部分及驅動控制部分；所述多彈簧連接雙移動板本體部分包括第一、第二柔性懸臂板，柔性懸臂板的一端均由機械夾緊裝置固定在隨動平臺上，另一端為自由端，柔性懸臂板的自由端之間通過多彈簧連接進行耦合，使用壓電陶瓷傳感器、加速度傳感器、激光位移傳感器和雙目視覺測量系統檢測多彈簧連接雙移動板結構的振動信號，基于伺服電機帶動的滾動導軌以及壓電驅動器作為抑制振動的作動器。該裝置能夠用來研究多彈簧連接雙移動板彎曲和扭轉的耦合特性對柔性懸臂板結構振動的影響和振動控制。

技術領域

本發明涉及柔性結構的耦合振動控制領域，具體涉及一種多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置及方法。

背景技術

在航天及工業生產領域，柔性結構的運用十分廣泛，與剛性結構不同的是，柔性結構具有質量輕，能耗低，效率高、操作靈活的特點，但是柔性結構的固有頻率較低，低頻模態振動容易被激起，許多航天器的太陽能帆板均采用柔性懸臂板結構，柔性板結構具有彎曲和扭轉的振動特性，近年來，多柔性板的彎曲和扭轉耦合振動特性與主動控制成為當今世界研究的重點與熱點課題。在航天器調整姿態的過程中，移動將會激發起太陽能帆板的振動，這將影響航天器的穩定性，因此對多彈簧連接雙移動板彎曲和扭轉耦合的振動特性進行研究具有重大的意義。

直線滾動導軌具有定位精度高、可實現無間隙輕快地運動、高精度、高剛性、容許負荷大、效率高的優點，伺服電機有控制精度高、響應快、調速范圍寬、動態特性好、操作簡便、能定位伺服等優點，伺服電機驅動直線滾動導軌能夠實現快速定位與運動。

測量方法通常分為接觸式測量與非接觸式測量，接觸式測量如壓電傳感器、加速度傳感器等，具有測量效果好，精度高的特點，但所帶來的附加質量與剛性可能對原有結構產生影響。非接觸式測量如激光位移傳感器、雙目視覺測量等，與傳統接觸式測量相比能夠避免對原有結構產生影響，但測量的精度受限于探頭或相機與鏡頭的精度。

發明內容

為了克服現有技術存在的缺點與不足，本發明首要目的是提供一種多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置，本發明充分考慮了多彈簧連接所產生的耦合以及移動對柔性懸臂板振動的影響。

本發明的次要目的是提供一種多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置的控制方法。

本發明采用如下技術方案：

一種多彈簧連接雙移動板彎曲扭轉耦合振動控制裝置，包括多彈簧連接雙移動板本體部分、振動檢測部分及驅動控制部分；

所述多彈簧連接雙移動板本體部分包括彈簧支架、隨動平臺、第一柔性懸臂板及第二柔性懸臂板，所述第一柔性懸臂板及第二柔性懸臂板平行設置，第一柔性懸臂板及第二柔性懸臂板的一端通過機械夾持裝置固定在隨動平臺上，另一端為自由端，所述彈簧支架為兩個，分別位于兩塊柔性懸臂板自由端的外側，兩塊柔性懸臂板自由端的內側通過柔性彈簧相互連接，兩塊柔性懸臂板的自由端通過彈簧分別與彈簧支架連接，所有彈簧處于相同的預緊狀態，實現多彈簧連接的雙板彎曲和扭轉耦合；所述隨動平臺固定在滾動驅動導軌及滾動從動導軌的滑塊上，隨著滑塊的移動而移動，滾動驅動導軌和滾動從動導軌通過同步帶結構進行連接，所述滾動驅動導軌和滾動從動導軌平行設置在實驗臺底座上；

所述振動檢測部分包括接觸式檢測單元及非接觸式檢測單元；

所述接觸式檢測單元包括壓電陶瓷傳感器和加速度傳感器，所述壓電陶瓷傳感器及加速度傳感器設置在柔性懸臂上，檢測振動信號輸入驅動控制部分；

所述非接觸式檢測單元包括激光位移傳感器和雙目視覺測量單元，所述激光位移傳感器檢測柔性懸臂板的振動信號，輸入驅動控制部分；

所述雙目視覺測量單元包括CCD相機和激光投影器，激光投影器投射激光點陣到柔性懸臂上，CCD相機采集圖像，輸入計算機。