气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法

文档序号:6329443阅读:369来源:国知局
专利名称:气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法
技术领域
本发明涉及柔性机器人领域,特别涉及一种气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法。
背景技术
气动技术与其他的传动和控制方式相比,有如下优点气动装置结构简单、轻便、 价格相对低廉、安装维护简单,压力等级低,使用安全,节能,无污染,高速高效,易于实现自动化。气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压驱动相比,清洁,无污染,不需要泵站及冷却装置等。气动控制回路有进口节流和出口节流的方式,系统的排气是采用伺服阀、比例阀、以及高速开关阀的脉冲调制控制方式来实现控制。气动控制摆动气缸时,与伺服电机驱动相比,不需要减速器等。这样,既降低了成本,又不会因为传动间隙等影响精度。柔性结构应用在航天领域以及工业生产。相对于刚性结构,具有质量轻、能耗低、 效率高等优点,但柔性结构的刚度低、柔性大等特点将产生振动问题,影响控制精度。近年来,柔性结构的振动主动控制就成为当今世界普遍关注而富有挑战性的重要课题。对应航天结构中的帆板,基本上是中心浮动本体,带有两翼柔性结构。需要达到指向要求,所以考虑刚柔耦合的两个压电柔性梁装置指向和振动控制方法,在建立试验装置时,驱动方式选择采用摆动气缸。

发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法,使得柔性梁结构在较大的旋转范围内运动,并使之在较大的工作空间上实现稳定、准确、快速的到达预设定的定位及指向,并快速抑制振动。另外,双摆动气缸驱动还可以通过两只摆动气缸摆动角度的相互补偿来实现柔性梁定点指向,而不受其中某一气缸摆动的影响。该发明的另一个目的是给出一种在建模及控制方面相对复杂的系统,为研究复杂控制算法提供试验装置。为达到上述目的,本发明采用如下的方法和技术方案
一种气动驱动双摆动压电柔性梁的装置,包括柔性梁本体部分、气动驱动部分和控制部分
——柔性梁本体部分包括
柔性梁I 11,一端为自由端,另一端为固定端;柔性梁II 15,一端为自由端,另一端为固定端;柔性梁I 11与柔性梁II 15平行放置,柔性梁I 11的固定端与柔性梁II 15的固定端固定在通过摆动法兰盘机械连接装置II 7安装在摆动气缸I 1的摆动法兰盘上;
摆动气缸I 1、摆动气缸II 4,摆动气缸I 1的基座安装在摆动法兰盘机械连接装置I 3 上,机械连接装置I 3安装在摆动气缸II 4的摆动法兰盘上,摆动气缸I 1的摆动法兰盘通过联轴器与光电编码器I 2的转轴相连,光电编码器I 2安装在摆动法兰盘机械连接装置I3上;摆动气缸II 4安装在底座6上,其摆动法兰通过联轴器与固定在底座6上的光电编码器II 5的转轴相连;
压电片驱动器I 8、压电传感器I 9分别粘贴在柔性梁I 11的固定端;压电片驱动器
II12、压电传感器II 13分别粘贴在柔性梁II 15的固定端;
加速度传感器I 10安装在柔性梁I 11的自由端,加速度传感器II 14安装在柔性梁 II 15的自由端;
—气动驱动部分,由两个气动通路构成,分别用于驱动摆动气缸I 1的摆动和摆动气缸II 4的摆动;
——控制部分,用于处理检测到的柔性梁I 11和柔性梁II 15的转动、振动信号,并做出相应的处理。所述压电片驱动器I 8由4片压电片在柔性梁I 11的两面对称粘贴构成,每面2 片且并联连接;压电片驱动器II 12由4片压电片在柔性梁II 15的两面对称粘贴构成,每面2片且并联连接;所述压电传感器I 9和压电传感器II 13各为1个,分别安装在柔性梁 I 11和柔性梁II 15的固定端的宽度方向的中间位置。所述气动驱动部分的气泵16产生的高压气体通过气动三联件17稳压后提供气源给两个气动通路
——气动通路I,高压气体经过气动三联件17后与气动比例阀II 24的一个端口连接, 气动比例阀II M的另外两个端口分别与摆动气缸I 1的左气腔和右气腔连接,用于驱动控制摆动气缸I 1的摆动;
——气动通路11,三个气动减压阀18与气动三联件17连接后,其中两个气动减压阀18 与气动两位五通阀20的两个端口直接连接,另外一个气动减压阀18连接气动单向阀19后分两路,一路与气动两位五通阀20 —个端口连接,另一路与气动比例阀I 21连接,构成系统的排气调节出口,气动两位五通阀20另外两个端口分别经过气动单向节流阀I 22和气动单向节流阀II 23后与摆动气缸II 4的左气腔和右气腔连接,用于驱动控制摆动气缸II 4 的摆动。所述控制部分包括摆动气缸I 1转动角度控制系统、摆动气缸II 4转动角度控制系统、及柔性梁I 11和柔性梁II 15振动测量和主动控制系统
——摆动气缸I 1转动角度控制系统,通过光电编码器I 2检测到机械连接装置II 7 相对摆动气缸I 1的摆动法兰盘机械连接装置I 3的转角信号,经由积分编码的计数卡31 通道I输入到工控计算机27,产生控制信号,经由多通道D/A转换及1/0卡四的一个模拟量输出通道输出到气动比例阀II 24,调节气动比例阀II M的换向和进排气流量,从而控制柔性梁I 11和柔性梁II 15的转动;
——摆动气缸II 4转动角度控制系统,通过光电编码器II 5检测摆动法兰盘的转角信号,经由积分编码的计数卡31通道II输入到工控计算机27,产生控制信号,经由多通道D/ A转换及1/0卡四的另一个模拟量输出通道输出到气动比例阀I 21,D/A转换及1/0卡四的开关输出信号经由开关阀驱动电路观输出到气动两位五通阀20,调节气动两位五通阀 20换向和气动比例阀I 21排气流量,从而控制摆动气缸II 4法兰盘的转动;
——柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动测量和主动控制系统,通过压电传感器I 9或加速度传感器I 10检测柔性梁I 11的振动信号,通过压电传感器II 13或加速度传感器II 14检测柔性梁II 15的振动信号,经由多通道低频电荷放大器25后,再经过A/D转换卡 26输入到工控计算机27,产生控制信号,经由多通道D/A转换及I/O卡四的其中模拟量输出的两个通道,经过两通道压电放大电路30后分别输出到压电片驱动器I 8和压电片驱动器II 12,从而分别抑制柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动。所述装置进行气动驱动双摆动的控制方法,包括如下步骤 第一步利用相应检测元件检测柔性梁I 11和柔性梁II 15的转角信号;
第二步将步骤一检测的转角信号经积分编码的计数卡31后进入工控计算机27进行处理,并得到相应的转角反馈信号;
第三步将步骤二得到的转角反馈信号经多通道D/A转换及1/0卡四的两个模拟量输出通道和一个I/O输出通道分别作用到相应的气动比例阀I 21、气动比例阀II对和气动两位五通阀20,进而控制摆动气缸I 1和摆动气缸II 4的转动。该控制方法为多通道的检测和控制,柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动可以分别采用压电片驱动器I 8和压电片驱动器II 12抑制,也可采用摆动气缸I 1和摆动气缸II 4 的伺服动作同时实现转角定位和振动控制。本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果
(1)采用双摆动气缸复合驱动压电柔性梁结构,既可使得柔性梁以较大的工作空间上实现定位及指向,又可以通过两只摆动气缸摆动角度的相互补偿来实现柔性梁定点指向, 而不受气缸转动的影响。(2)摆动气缸之一气动回路,采用进出气节流的气动比例阀进行控制,气动回路结构简单,控制精度高。摆动气缸之二的比例阀采用背压排气节流控制方式,在较低气动回路的成本情况下保证角度位置控制精度。(3)本装置是一个多通道的输入一输出的检测和控制系统,而且各控制之间相互耦合,既有模拟量输出控制,又有开关量控制,既有气动驱动控制,还有压电驱动控制,利用该装置可以很好地模拟复杂柔性结构的刚柔耦合振动控制研究。(4)本装置既可以采用单一的SISO组合控制方式,又可以采用MIMO复合控制策略,从而实现压电柔性梁的精确指向控制,为验证多种复杂控制策略提供一个很好的平台。


图1是本发明双摆动压电柔性梁装置总体结构示意图。图中示出1 一摆动气缸I,2—光电编码器I,3—摆动法兰盘机械连接装置I, 4一摆动气缸II,5—光电编码器II,6—底座,7—摆动法兰盘机械连接装置II,8—压电片驱动器I,9一压电传感器I,10—加速度传感器I,11一柔性梁I,12—压电片驱动器II, 13—压电传感器II,14一加速度传感器II,15—柔性梁II,16—气泵,17—气动三联件,18— 气动减压阀,19—气动单向阀,20—气动两位五通阀,21—气动比例阀I,22—气动单向节流阀I,23—气动单向节流阀II,24—气动比例阀II,25—低频多路电荷放大器,26—A/D转换卡,27—工控计算机,观一开关阀驱动电路,29—D/A转换及I/O卡,30—压电放大电路, 31—积分编码的计数卡。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明,但本发明的实施不限于此。 实施例如图1所示,柔性梁I 11和柔性梁II 15的一端与摆动气缸I 1的摆动法兰盘机械连接装置II 7连接,另一端自由。摆动气缸I 1的基座与摆动气缸II 4的摆动法兰盘机械连接装置I 3固定连接,这样摆动法兰盘机械连接装置I 3可由摆动气缸II 4的摆动法兰驱动进行转动。摆动气缸I 1的摆动法兰盘与光电编码器I 2的转轴通过联轴器连接,光电编码器I 2与摆动气缸I 1的基座都固定连接在摆动法兰盘机械连接装置I 3上,这样可以检测摆动气缸I 1转动法兰盘的转角。摆动气缸II 4的摆动法兰盘与光电编码器II 5 的转轴通过联轴器连接,光电编码器II 5与摆动气缸II 4的基座都固定在底座6上,光电编码器II 5可以检测摆动气缸II 4转动法兰盘的转角。在柔性梁I 11和柔性梁II 15的固定端靠近摆动法兰盘机械连接装置II 7附近粘贴多片压电陶瓷片,分别作为柔性梁I 11的压电片驱动器I 8和压电传感器I 9,作为柔性梁II 15压电片驱动器II 12和压电传感器II 13。压电片驱动器I 8和压电片驱动器II 12 分别位于柔性梁I 11和柔性梁II 15固定端附近长度方向中线上下两侧,在长度方向上距离固定端2. 5 cm,在宽度方向上距离上下柔性梁边缘为2 cm,压电传感器I 9和压电传感器II 13分别位于柔性梁I 11和柔性梁II 15的固定端宽度方向中线,在长度方向上距离固定端7.5 cm。其中压电传感器I 9和压电传感器II 13各为1片,分别用于检测柔性梁I 11 和柔性梁II 15的振动分别作为反馈信号;压电片驱动器I 8和压电片驱动器II 12分别由 4片压电陶瓷片组成,且分别在柔性梁I 11和柔性梁II 15的双面对称粘贴,每面2片,并联连接,分别对柔性梁I 11和柔性梁II 15进行振动抑制。在柔性梁I 11和柔性梁II 15的自由端分别安装一加速度传感器I 10和加速度传感器II 14,也可以用来分别检测柔性梁 I 11和柔性梁II 15的振动。气动元件中气泵16产生的高压气体通过气动三联件17后,分别与三个气动减压阀18和气动比例阀II对相连接。三个气动减压阀18分别作为摆动气缸II 4左右两腔的驱动压力和背压,与一个气动两位五通阀20的三个端口相连,这三个端口中的一个端口、 气动单向阀19和气动比例阀I 21相连接构成系统的排气调节出口,气动两位五通阀20的另外两个端口分别连接气动单向节流阀I 22和接气动单向节流阀II 23,气动单向节流阀
I22和气动单向节流阀II 23分别与摆动气缸II 4的左气腔和右气腔连接,构成摆动气缸
II4的气动通路。气动比例阀II M与摆动气缸I 1的左气腔和右气腔连接,构成摆动气缸 I 1的气动通路。图1中的虚线连接表示电信号与驱动控制装置的连接图,实线连接表示气动通路连接图。在气动转动平台控制系统中,利用光电编码器I 2可以检测柔性梁与摆动气缸I 1 转动摆动法兰盘机械连接装置II 7相对与摆动气缸II 4的摆动法兰盘机械连接装置I 3的转角和角速度信息,利用光电编码器II 5可以检测摆动气缸II 4的摆动法兰及摆动法兰盘机械连接装置I 3相对底座6的转角和角速度信息。将光电编码器I 2和光电编码器II 5分别输出的信号经过积分编码的计数卡31 后进入工控计算机27。工控计算机27运行相应控制算法后,利用多通道D/A转换及I/O卡四发送控制信号分别到气动比例阀I 21和气动比例阀II 24,并且通过四发送开关信号到6页
开关阀驱动电路观后,控制气动两位五通阀20的开关动作;这样,控制气动的换向和进排气流量,从而分别实现摆动气缸I 1和摆动气缸II 4的转动控制。这里摆动气缸I 1和摆动气缸II 4的左气腔和右气腔分别指摆动气缸的两个气腔,摆动气缸I 1左气腔和右气腔分别为气动比例阀II M控制在左位时的进气腔和排气腔;摆动气缸II 4左气腔和右气腔分别为气动两位五通阀20控制在左位时的进气腔和排气腔。在柔性梁I 11和柔性梁II 15的压电主动控制系统中,利用压电传感器I 9或者加速度传感器I 10检测柔性梁I 11的振动,利用压电传感器II 13或者加速度传感器II 14 检测柔性梁II 15的振动,然后通过多通道低频电荷放大器25将微弱电荷信号放大,再通过多通道A/D转换卡沈转化后进入工控计算机27 ;工控计算机27运行相应控制算法后,通过D/A转换及I/O卡四发送控制信号,多通道D/A转换卡四输出的电压信号经过多通道压放大电路30后分别作用到压电片驱动器I 8和压电片驱动器II 12上,从而分别实现柔性梁I 11和柔性梁II 15的压电主动振动控制。本实验装置是一个多输入多输出的试验系统,系统的控制目的是使得柔性梁I 11 和柔性梁II 15稳定、准确、快速的到达预设定的指向工作位置,并且抑制柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动;还可以通过摆动气缸I 1和摆动气缸II 4的转动角度相互补偿,实现柔性梁I 11和柔性梁II 15的定指向控制和振动抑制。在柔性梁I 11和柔性梁II 15运动至预设定的指向位置过程中,摆动气缸I 1法兰和摆动气缸II 4摆动法兰盘的转动会激励柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动。与此同时,摆动气缸I 1法兰盘的转动同时可以对柔性梁I 11和柔性梁II 15振动进行主动控制, 即使得摆动气缸I 1法兰盘实现转动定位的同时实现抑制柔性梁I 11和柔性梁II 15的大幅值振动,但双柔性梁的干扰和解耦问题是挑战性的。故而不仅是采用单一的SISO组合控制方式,即柔性梁I 11和柔性梁II 15主动控制系统、气动转动平台控制系统、气动移动平台控制系统分别单独进行各自的SISO控制。而且是可以采用多样的MIMO复合控制策略, 即对柔性梁I 11和柔性梁II 15的振动控制,采用压电驱动器主动控制和摆动气缸I 1法兰盘同时复合作用,从而实现柔性梁I 11和柔性梁II 15的主动振动抑制,同时实现柔性梁 I 11和柔性梁II 15转角定位指向的复合控制策略。在本实施例中,摆动气缸I 1和摆动气缸II 4分别选用日本SMC气动公司生产的型号为MSUB20-180S的摆动气缸I 1和型号为MSQB100R的摆动气缸II 4 ;可选气动两位五通阀20型号为VK3120和气动单向阀19型号为AK2000,由SMC气动公司生产的;三个气动减压阀18可选用日本SMC气动公司生产的AR2500型气动减压阀;气动节流阀I 22和气动节流阀II 23选用日本SMC气动公司生产型号为AS2211FM-02-08的进气节流式气动单向节流阀。气动三联件17由空气过滤器(型号AF30_03)、减压阀(型号AR25_03)和油雾分离器(型号AFM30-03)组装在一起,并带有压力表(型号G36-10-01) —个,由日本SMC 气动公司生产;气泵16由上海捷豹压缩机制造有限公司生产的型号为FB-0. 017/7的静音空气压缩机;气动比例阀I 21由日本SMC气动公司生产,型号ITV2050-212L ;气动比例阀 II对选用日本SMC气动公司生产的型号为VER2000-02比例阀;气动比例阀I 21和气动比例阀II 24还需由24V直流电源供电。
光电编码器I 2和光电编码器II 5选用日本COPAL公司生产的2048线两相增量式旋转编码器,型号为RE38-2048-212-l ;连接旋转编码器和摆动气缸的联轴器选用型号为DL6X6-D18L25的联轴器;压电传感器I 9、压电传感器II 13和压电片驱动器I 8、压电片驱动器II 12的压电陶瓷片尺寸为50 mmX15 mm X 1mm,压电陶瓷材料的弹性模量为 Epe=63GPa, d31= -166 pm/V ;加速度传感器I 10、加速度传感器II 14可选用江苏联能电子技术有限公司生产的压电式加速度传感器,型号为CA-YD-117 ;低频电荷放大器25可选用江苏联能电子有限公司的YE5850型电荷放大器,共4只,其中两只分别放大压电式加速度传感器I 10和加速度传感器II 14检测的电荷信号,另两只放大压电传感器I 9和压电传感器II 13检测的电荷信号。经过电荷放大器放大后分别得到输出电压范围在-10疒+IOV 的模拟量信号。多通道A/D转换数据采集卡沈可选用台湾研华科技公司生产的型号为 PCL-818HD型多通道A/D转换数据采集卡,A/D转化器的转换精度为12位,电压输入范围设定为士 IOV ;工控计算机27可用研华IPC610机箱,PCA-6006主板,生产单位台湾研华
科技公司,PentiumIV 2. 4G Intel
CPU,显示器(型号151N生产单位韩国三星公司);多通道D/A转换及1/0卡四可用台湾研华科技公司的型号为PCL-727型D/A转换及I/O卡,可以实现_5、5V的模拟电压信号输出和多通道I/O信号。多路压电驱动高压放大器30可选用型号为APEX-PA241DW或APEX-PA240CX放大器,其研制单位为华南理工大学(在申请人申请的名称为“太空帆板弯曲和扭转模态振动模拟主动控制装置与方法”,申请号为200810027186. 4的专利中有详细介绍)。放大倍数可达到52倍,即将-5V +5V放大到460V +260V。编码器解算卡31可用台湾研华科技公司生产的型号为PCL-833型编码器计数卡;开关阀驱动电路板观参见中国专利授权号为 200810198032. 1的发明专利“柱塞式双出杆气液缸与气液联控位置和速度伺服控制装置”。采用此方案,在控制过程中通过设计友好的人机交互界面可以实时显示相关测量信号和控制信号动态曲线,便于实时观测以及控制的开启和关闭,控制策略参数的修改输入,数据保存等操作,便于实时调试时分析和修改参数。
权利要求
1.一种气动驱动双摆动压电柔性梁的装置,其特征在于该装置包括柔性梁本体部分、 气动驱动部分和控制部分——柔性梁本体部分包括柔性梁1(11),一端为自由端,另一端为固定端;柔性梁II (15),一端为自由端,另一端为固定端;柔性梁I (11)与柔性梁II (15)平行放置,柔性梁I (11)的固定端与柔性梁 II (15)的固定端通过摆动法兰盘机械连接装置II (7)安装在摆动气缸I (1)的摆动法兰盘上;摆动气缸I (1)、摆动气缸II (4),摆动气缸I (1)的基座安装在摆动法兰盘机械连接装置I (3)上,机械连接装置I (3)安装在摆动气缸II (4)的摆动法兰盘上,摆动气缸I (1)的摆动法兰盘通过联轴器与光电编码器I (2)的转轴相连,光电编码器I (2)安装在摆动法兰盘机械连接装置I (3)上;摆动气缸II (4)安装在底座(6)上,其摆动法兰通过联轴器与固定在底座(6)上的光电编码器II (5)的转轴相连;压电片驱动器I (8)、压电传感器I (9)分别粘贴在柔性梁I (11)的固定端;压电片驱动器II (12)、压电传感器II (13)分别粘贴在柔性梁II (15)的固定端;加速度传感器I (10)安装在柔性梁I (11)的自由端,加速度传感器11(14)安装在柔性梁II (15)的自由端;——气动驱动部分,由两个气动通路构成,分别用于驱动摆动气缸I (1)的摆动和摆动气缸II (4)的摆动;——控制部分,用于处理检测到的柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的转动、振动信号,并做出相应的处理。
2.根据权利要求1所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置,其特征在于所述压电片驱动器I (8)由4片压电片在柔性梁I (11)的两面对称粘贴构成,每面2片且并联连接; 压电片驱动器II (12)由4片压电片在柔性梁II (15)的两面对称粘贴构成,每面2片且并联连接;所述压电传感器I (9)和压电传感器II (13)各为1个,分别安装在柔性梁I (11)和柔性梁II (15 )的固定端的宽度方向的中间位置。
3.根据权利要求1所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置,其特征在于所述气动驱动部分的气泵(16)产生的高压气体通过气动三联件(17)稳压后提供气源给两个气动通路——气动通路I,高压气体经过气动三联件(17)后与气动比例阀II (24)的一个端口连接,气动比例阀II (24)的另外两个端口分别与摆动气缸I (1)的左气腔和右气腔连接,用于驱动控制摆动气缸I(I)的摆动;——气动通路11,三个气动减压阀(18 )与气动三联件(17)连接后,其中两个气动减压阀(18)与气动两位五通阀(20)的两个端口直接连接,另外一个气动减压阀(18)连接气动单向阀(19)后分两路,一路与气动两位五通阀(20) —个端口连接,另一路与气动比例阀I (21)连接,构成系统的排气调节出口,气动两位五通阀(20)另外两个端口分别经过气动单向节流阀I (22)和气动单向节流阀II (23)后与摆动气缸II (4)的左气腔和右气腔连接,用于驱动控制摆动气缸II (4)的摆动。
4.根据权利要求1一3之一所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置,其特征在于所述控制部分包括摆动气缸I (1)转动角度控制系统、摆动气缸II (4)转动角度控制系统、柔性梁I (11)和柔性梁II (15)振动测量和主动控制系统——摆动气缸I (1)转动角度控制系统,通过光电编码器I (2)检测到机械连接装置 II (7)相对摆动气缸I (1)的摆动法兰盘机械连接装置I (3)的转角信号,经由积分编码的计数卡(31)通道I输入到工控计算机(27),产生控制信号,经由多通道D/A转换及I/O卡 (29)的一个模拟量输出通道输出到气动比例阀II (24),调节气动比例阀II (24)的换向和进排气流量,从而控制柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的转动;——摆动气缸II (4)转动角度控制系统,通过光电编码器II (5)检测摆动法兰盘的转角信号,经由积分编码的计数卡(31)通道II输入到工控计算机(27),产生控制信号,经由多通道D/A转换及I/O卡(29)的另一个模拟量输出通道输出到气动比例阀I (21),D/A转换及I/O卡(29)的开关输出信号经由开关阀驱动电路(28)输出到气动两位五通阀(20),调节气动两位五通阀(20)换向和气动比例阀I (21)排气流量,从而控制摆动气缸II (4)法兰盘的转动;——柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的振动测量和主动控制系统,通过压电传感器I (9)或加速度传感器I (10)检测柔性梁I (11)的振动信号,通过压电传感器II (13)或加速度传感器II (14)检测柔性梁II (15)的振动信号,经由多通道低频电荷放大器(25)后,再经过A/D转换卡(26)输入到工控计算机(27),产生控制信号,经由多通道D/A转换及I/O卡 (29)的其中模拟量输出的两个通道,经过两通道压电放大电路(30)后分别输出到压电片驱动器I (8)和压电片驱动器II (12),从而分别抑制柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的振动。
5.应用权利要求1一4之一所述装置进行气动驱动双摆动的控制方法,其特征在于包括如下步骤第一步利用相应检测元件检测柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的转角信号; 第二步将步骤一检测的转角信号经积分编码的计数卡(31)后进入工控计算机(27) 进行处理,并得到相应的转角反馈信号;第三步将步骤二得到的转角反馈信号经多通道D/A转换及I/O卡(29)的两个模拟量输出通道和一个I/O输出通道分别作用到相应的气动比例阀I (21)、气动比例阀II (24)和气动两位五通阀(20),进而控制摆动气缸I (1)和摆动气缸II (4)的转动。
6.根据权利要求5所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的控制方法,其特征在于该控制方法为多通道的检测和控制,柔性梁I (11)和柔性梁II (15)的振动可以分别采用压电片驱动器I (8)和压电片驱动器11(12)抑制,也可采用摆动气缸I (1)和摆动气缸11(4)的伺服动作同时实现转角定位和振动控制。
全文摘要
本发明公开了一种气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法。该装置包括柔性梁本体部分、气动驱动部分和控制部分。两柔性梁一端为自由端,另一端为固定端,固定端通过机械连接装置安装在摆动气缸Ⅰ的摆动法兰盘上。摆动气缸Ⅰ的基座安装在摆动气缸Ⅱ的摆动法兰上,摆动气缸Ⅱ的基座连接固定底座。两只摆动气缸的转动角度分别由光电编码器检测。在柔性梁靠近固定端粘贴多片压电陶瓷片分别作为压电传感器和压电片驱动器,自由端各安装一只加速度传感器。压电传感器或加速度传感器可分别检测柔性梁的振动。气动驱动部分由两个气动通路构成,分别用于驱动两只摆动气缸的摆动。控制部分,用于处理检测到的柔性梁转动、振动信号。
文档编号G05B13/02GK102393632SQ20111030091
公开日2012年3月28日 申请日期2011年9月28日 优先权日2011年9月28日
发明者石明礼, 谢卓伟, 邱志成 申请人:华南理工大学
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