[发明专利]旋转柔性铰接梁的振动测量控制装置与方法

权利要求书

1.一种旋转柔性铰接梁的振动测量控制装置，其特征在于，包括柔性铰接梁本体部分、振动信号检测部分及驱动控制部分；

—柔性铰接梁本体部分：

柔性铰接梁由柔性梁Ⅰ(9)及柔性梁Ⅱ(12)通过铰链铰接而成，所述柔性铰接梁一端自由，另一端通过机械夹持装置(6)与谐波齿轮减速器(4)的输出轴轮彀(5)连接；

—振动信号检测部分：

包括压电陶瓷片传感器(8)及加速度传感器(13)，所述压电陶瓷片传感器(8)及加速度传感器(13)安装在柔性铰接梁上；

所述压电陶瓷片传感器(8)检测的柔性铰接梁的弯曲振动信号及加速度传感器(13)检测的振动加速度信号经过电荷放大器(22)放大后，通过AD采样模块(23)传输到运动控制器(20)，再由运动控制器(20)处理后输入到计算机(21)得到反馈信号；

—驱动控制部分

包括交流伺服电机驱动控制通路、压电驱动器驱动控制通路及形状记忆合金丝驱动控制通路；

所述交流伺服电机驱动控制通路包括交流伺服电机(2)，所述交流伺服电机采用速度控制或者位置控制的方式与运动控制器(20)相互连接，所述交流伺服电机(2)的输出轴通过联轴器(3)连接到谐波齿轮减速器(4)的输入轴，用于驱动柔性铰接梁的转动，所述运动控制器(20)与计算机(21)相互连接；

所述压电驱动器驱动控制通路包括压电陶瓷片驱动器(7)，所述压电陶瓷片驱动器安装在柔性铰接梁上，所述计算机(21)得到振动信号，运算后产生反馈信号，所述反馈信号由运动控制器的DA输出模块I(15)输出，经过压电片放大电路(14)放大信号，输出到压电陶瓷片驱动器，从而达到抑制柔性铰接梁弯曲振动的目的；

所述形状记忆合金丝驱动控制通路包括形状记忆合金丝(11)，所述形状记忆合金丝(11)安装在柔性铰接梁上，预拉伸后，两端分别固定在柔性梁Ⅰ及柔性梁Ⅱ上，所述形状记忆合金丝(11)在柔性铰接梁长度方向上跨过铰链，并接出驱动导线；

将采集到的振动信号输入计算机(21)作相应的处理，得到反馈信号，该反馈信号由运动控制器(20)的DA输出模块II(19)输出，经过SMA驱动器(18)将输入的电流放大，输出到形状记忆合金丝(11)，用于分时控制形状记忆合金丝(11)的变形恢复，从而达到控制柔性铰接梁弯曲振动的作用。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电陶瓷片驱动器具体由4片压电陶瓷片构成，分别在柔性梁Ⅰ的正反两面对称粘帖，每面各两片，并联连接；

所述压电陶瓷片传感器为1片，安装在柔性梁Ⅰ正面的中心线上，且位于两片压电陶瓷片驱动器之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述加速度传感器(13)安装在柔性铰接梁自由端的中心线上。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述形状记忆合金丝具体为偶数根，对称分布在柔性铰接梁的正反面。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述DA输出模块I(5)、DA输出模块II(19)和AD采样模块(23)均集成在与运动控制器配套使用的端子板(17)上。

6.根据权利要求1-5任一项所述装置进行旋转柔性铰接梁的振动测量控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

第一步利用压电陶瓷片传感器(8)和加速度传感器(13)检测到柔性铰接梁的弯曲振动信号；

第二步将采集到的弯曲振动信号经过电荷放大器(22)放大，通过AD采样模块(23)传输到运动控制器，然后输入到计算机(21)处理；

第三步计算机(21)对弯曲振动信号进行控制算法运算得到反馈信号，反馈信号经运动控制器(20)发送到交流伺服电机(2)、压电陶瓷片驱动器(7)及形状记忆合金丝(11)，达到抑制柔性铰接梁弯曲振动的目的。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，该控制方法为单一通道SISO系统检测控制或为多通道MIMO系统检测控制，柔性铰接梁振动控制采用压电驱动器驱动主动控制、形状记忆合金丝(11)主动控制及交流伺服电机(2)驱动主动控制的任意两组组合或三组组合控制。