[发明专利]一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法

说明书

本发明公开了一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法，包括移动多柔性梁本体部分、丝杠传动部分、振动信号检测部分及驱动控制部分；移动柔性梁本体部分包括柔性梁、弹簧等，柔性梁两端自由，且一端通过弹簧耦合连接，中心固定在夹板上可随滑块一起移动；使用压电片传感器、激光位移传感器及加速度传感器检测柔性梁结构的耦合振动信号，基于伺服电机驱动的导轨丝杠以及压电片驱动器作为抑制振动的作动器。该装置可用于研究不同长度及刚度的弹簧对柔性梁耦合振动特性的影响，实现对多柔性梁耦合振动的实时检测与主动控制。

技术领域

本发明涉及柔性结构耦合控制领域，具体涉及一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法。

背景技术

柔性结构的质量轻、能耗低且操作灵活，可以广泛应用于航天工程及工业生产领域。柔性结构还具有刚度低、柔性大及低频模态密集的特点，在多柔性结构共同工作时易在外部激励作用下产生不易衰减的耦合振动，影响系统运行的准确性及稳定性。因此柔性结构的耦合振动检测与主动控制方法是当前研究的重点。

激光位移传感器的测量精度高，且为非接触测量方式，不会为柔性梁结构带来额外质量，可减少对柔性梁振动特性的影响，实现对移动多柔性梁结构耦合振动的精确测量。

压电片驱动器具有响应快、频带宽、线性度好、容易加工等特点，广泛应用于柔性梁等挠性结构的振动控制领域，具有良好的控制效果。

伺服电机具有控制精度高、响应快、动态特性好、调速范围宽、操作简便的特点，对于柔性梁姿态调整的大幅值耦合振动，通过轨迹规划等方法控制伺服电机的启停及其转动速度以减小柔性梁移动时的冲击，可实现对大幅值耦合振动的主动控制。且通过调整弹簧的长度和刚度，可以研究不同弹簧特性对移动柔性梁耦合振动特性的影响。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法，实现对移动多柔性梁耦合振动的实时检测与主动控制。

本发明采用如下技术方案：

一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置，包括移动多柔性梁本体部分、丝杠传动部分、振动信号检测部分及驱动控制部分；

所述移动多柔性梁本体部分，包括柔性梁、夹板、夹块、弹簧、弹簧联接板、弹簧支架、第一垫板、第二垫板及第三垫板，第二垫板为两块，平行设置在第一垫板上，所述柔性梁为两块，两块柔性梁的中心由夹板和夹块固定在第二垫板上，随第二垫板在水平方向移动，第三垫板设置在第二垫板上，两块柔性梁两端均为自由端，一端通过弹簧耦合连接，另一端悬置，弹簧固定在弹簧联接板上，使柔性梁产生耦合振动，弹簧联接板通过弹簧支架固定在第三垫板上；

所述丝杠传动本体部分包括，伺服电机、导轨丝杠、第一滑块及丝杠垫板，所述丝杠垫板固定在实验台上，导轨丝杠安装在丝杠垫板上，第一滑块与导轨丝杠连接，所述第一垫板安装在第一滑块上，伺服电机带动导轨丝杠转动，使第一滑块在水平方向上移动；

所述振动信号检测部分包括，压电片传感器、激光位移传感器、导轨、第二滑块、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡及计算机，压电片传感器及加速度传感器设置在柔性梁上，激光位移传感器通过传感器支架安装在第二滑块上，第二滑块与导轨连接；所述激光位移传感器检测柔性梁耦合端的振动信号，通过端子板传输至运动控制卡，再输入计算机中，压电片传感器及加速度传感器检测的弯曲振动信号经过电荷放大器放大，通过端子板传输至运动控制卡后，再输入计算机中；

驱动控制部分，包括丝杠驱动控制单元及压电驱动控制单元；

所述丝杠驱动控制单元，包括与伺服电机连接的伺服电机驱动器，伺服电机自带编码器将电机转动信息反馈伺服电机驱动器，计算机根据该反馈信息，生成控制信号，通过运动控制卡及端子板输入伺服电机驱动器，控制伺服电机，驱动第一滑块在水平方向移动；