基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置与方法与流程

文档序号:12565078阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:包括悬臂梁本体、支持驱动组件和控制组件;

所述悬臂梁本体包括四根悬臂梁,所述四根悬臂梁均为柔性梁;四根悬臂梁的一端通过同一支架固定,该端为固定端,另一端为自由端,四根悬臂梁以支架为转轴中心,沿周向呈90度均布;每根悬臂梁上设有压电陶瓷传感器、压电陶瓷驱动器和加速度传感器;

所述支持驱动组件包括单轴气浮台、供气回路、伺服电机和伺服电机支架,所述四根悬臂梁通过支架安装在单轴气浮台的支持转台上;所述供气回路与单轴气浮台连接,用于向单轴气浮台供气;所述伺服电机支架与单轴气浮台的支持转台固定连接,所述伺服电机带有光电编码器,并与伺服电机支架固定连接,用于通过伺服电机支架带动单轴气浮台的支持转台旋转;

所述控制组件分别与压电陶瓷传感器、压电陶瓷驱动器、加速度传感器、供气回路和伺服电机连接。

2.根据权利要求1所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述四根悬臂梁分别为第一单悬臂梁、第二单悬臂梁、第一铰接悬臂梁和第二铰接悬臂梁,所述第一单悬臂梁和第二单悬臂梁均由一根柔性梁组成,所述第一铰接悬臂梁和第二铰接悬臂梁均由内、外两根柔性梁铰接而成;所述第一单悬臂梁与第一铰接悬臂梁处于同一平面且对立分布在支架两侧,所述第二单悬臂梁与第二铰接悬臂梁处于同一平面且对立分布在支架两侧,形成了第一单悬臂梁、第二单悬臂、第一铰接悬臂梁和第二铰接悬臂梁以支架为转轴中心,沿周向呈90度均布的配置。

3.根据权利要求2所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:

所述第一单悬臂梁和第二单悬臂梁上,在横向中心线且距离固定端较近的位置上,前、后两面各粘贴有一片压电陶瓷传感器,压电陶瓷传感器的姿态角为0度;在靠近固定端根部的位置上,前、后两面对称粘贴有两片压电陶瓷驱动器,每一面的两片压电陶瓷驱动器关于横向中心线对称,且姿态角为0度;在自由端边缘的横向中心线上安装有一个加速度传感器;

所述第一铰接悬臂梁和第二铰接悬臂梁上,在内柔性梁的横向中心线且距离固定端较近的位置上,前、后两面各粘贴有一片压电陶瓷传感器,在外柔性梁的横向中心线且靠近铰链的位置上,前、后两面各粘贴有一片压电陶瓷传感器,压电陶瓷传感器的姿态角为0度;在靠近固定端根部的位置上,前、后两面对称粘贴有两片压电陶瓷驱动器,每一面的两片压电陶瓷驱动器关于横向中心线对称,且姿态角为0度;在自由端边缘的横向中心线上安装有一个加速度传感器。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述供气回路由气泵、气动三联件和二位三通阀组成,所述气动三联件分别与气泵和二位三通阀连接,所述二位三通阀与单轴气浮台连接;所述气动三联件由空气过滤器、减压阀和油雾分离器组装在一起,并带有一个压力表。

5.根据权利要求4所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述控制组件包括计算机、运动控制卡、开关阀驱动电路、压电放大电路、电荷放大器和电机伺服单元,所述计算机通过运动控制卡分别与开关阀驱动电路、压电放大电路、电荷放大器和电机伺服单元连接,所述开关阀驱动电路与二位三通阀连接,所述压电放大电路与压电陶瓷驱动器连接,所述电荷放大器分别与压电陶瓷传感器、加速度传感器连接,所述电机伺服单元与伺服电机连接;

计算机根据需要发出相应的开关控制信号,通过运动控制卡内部的I/O模块向开关阀驱动电路输入控制信号,开关阀驱动电路驱动二位三通阀的工位切换,从而控制供气回路的开关,使单轴气浮台的支持转台浮起;

伺服电机的光电编码器将伺服电机的转动信息反馈给电机伺服单元,电机伺服单元通过运动控制卡传输给计算机,计算机根据反馈信息发出相应控制参数,通过运动控制卡传输给电机伺服单元,电机伺服单元驱动伺服电机转动,从而带动单轴气浮台的支持转台旋转;

压电陶瓷传感器和加速度传感器检测所在悬臂梁的弯曲振动,将检测到的振动信号转化为模拟电信号输出,经过电荷放大器放大后,通过运动控制卡内部的A/D转换模块将模拟电信号按比例转换成数字信号输入到计算机中,计算机处理后将控制信号经由运动控制卡内部的D/A输出模块输出,经过压电放大电路放大信号,输出到压电陶瓷驱动器中进行响应,以抑制悬臂梁的弯曲振动。

6.根据权利要求1-3任一项所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述伺服电机支架上设有行星减速器和飞轮,所述伺服电机通过行星减速器的法兰盘与伺服电机支架固定连接,且伺服电机的输出轴与单轴气浮台的支持转台主轴同轴,所述飞轮与行星减速器的法兰盘固定连接。

7.根据权利要求1-3任一项所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述单轴气浮台包括空气静压轴承和支持转台;供气回路向单轴气浮台供应加压气体,再经由单轴气浮台向空气静压轴承表面喷射加压气体,使支持转台主轴悬浮在空气静压轴承的轴承套中。

8.根据权利要求1-3任一项所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述单轴气浮台设置在一底座上。

9.根据权利要求8所述的基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置,其特征在于:所述底座的底部具有四个支撑脚,每两个相邻的支撑脚之间安装一横向支架。

10.基于权利要求5所述装置的多柔性悬臂梁耦合振动测控方法,其特征在于:所述方法包括以下步骤:

步骤一、压电陶瓷传感器和加速度传感器检测所在悬臂梁的弯曲振动,将检测到的振动信号转化为模拟电信号输出;

步骤二、采集到的模拟电信号经过电荷放大器放大,通过运动控制卡内部的A/D转换模块将模拟电信号转换为数字信号输入到计算机中,计算机运行相应的主动控制算法对数字信号进行处理,得到相应的弯曲振动反馈信号;

步骤三、所得到的弯曲振动反馈信号经由运动控制卡内部的D/A输出模块输出,经过压电放大电路放大信号,输出到压电陶瓷驱动器中进行响应,以抑制悬臂梁的弯曲振动;

步骤四、通过控制伺服电机的正反转以重复上述步骤进行实验,获取多次实验的结果。

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