[发明专利]一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置及控制方法

说明书

本发明公开了一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置及控制方法，包括旋转柔性梁本体部分、振动信号检测部分及驱动控制部分；旋转柔性梁本体部分包括柔性梁、夹板、夹块与扭簧等，柔性梁通过夹板与夹块固定，夹板底部安装有轴承，且与传动轴之间通过扭簧连接，可使柔性梁产生耦合振动；振动信号检测部分通过压电片传感器和加速度传感器检测各柔性梁的耦合振动信号；驱动控制部分通过规划和优化柔性梁运动轨迹，降低柔性梁运动过程中激起的耦合振动，并利用压电片驱动器抑制柔性梁的残余振动，实现对多柔性梁耦合振动的快速抑制和主动控制。

技术领域

本发明涉及柔性结构振动检测控制领域，具体涉及一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置及控制方法。

背景技术

随着科学技术的发展，为了满足低能耗、高精度的工作要求，质量轻且操作灵活的柔性结构在太阳能电池、大尺寸机械臂等航空航天及工业生产领域得到广泛应用。但由于刚度低及低频模态密集的特点，当电机驱动柔性结构转动及运动停止时，易激起柔性结构的大幅值振动以及不易衰减的残余振动，尤其当多连杆柔性结构的关节刚度较低时，各柔性结构的振动还会表现出强耦合现象，严重影响系统的工作效率及使用寿命。因此，对多柔性结构耦合振动快速抑制的研究具有重大意义。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明的首要目的是提供一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置，实现对旋转多柔性梁耦合振动的实时检测与主动控制。

本发明的次要目的是提供一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置的控制方法。

本发明采用如下技术方案：

一种扭簧连接的多柔性梁耦合振动检测装置，包括旋转柔性梁本体部分、振动信号检测部分及驱动控制部分；

所述旋转柔性梁本体部分包括，轮毂、第一柔性梁、第一扭簧、第一轴承、第一夹板、第一夹块、第二柔性梁、第二扭簧、第二轴承、第二夹板、第二夹块、第三柔性梁及第四柔性梁，

所述第一夹块固定在第一夹板上，第一柔性梁及第二柔性梁固定在第一夹块的两侧，所述第三柔性梁及第四柔性梁固定在第二夹块的两侧，所述第二夹块固定在第二夹板上，所述第二夹板的底部安装有第二扭簧及第二轴承，所述第二轴承与第一夹板顶部的阶梯轴连接，所述第一夹板的底部安装第一扭簧及第一轴承，所述第一轴承与轮毂的阶梯轴连接；

所述振动信号检测部分用于检测旋转柔性梁本体部分的弯曲振动信号；

所述驱动控制部分，用于接收弯曲振动信号，驱动旋转柔性梁本体部分转动及抑制柔性梁的振动。

优选的，所述振动信号检测部分包括压电传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡及计算机；

所述压电传感器及加速度传感器设置在柔性梁上，压电传感器及加速度传感器检测弯曲振动信号输入电荷放大器，通过端子板将模拟信号输入运动控制卡，运动控制卡与计算机连接。

优选的，所述驱动控制部分包括伺服电机驱动控制单元及压电控制单元；

所述伺服电机驱动控制单元包括伺服电机驱动器、伺服电机及行星减速器，所述伺服电机驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机通过行星减速器驱动轮毂转动，所述伺服电机驱动器与端子板相互连接；

所述压电控制单元包括压电片驱动器及压电放大电路，每个柔性梁均设置压电片驱动器，计算机根据振动信号运行振动主动控制算法得到控制量，经过运动控制卡和端子板的传输，输入压电放大电路，控制压电片驱动器抑制各柔性梁的耦合振动。

优选的，所述压电片传感器包括四片压电陶瓷片，每个柔性梁安装一片压电陶瓷片，粘贴在柔性梁宽度方向中心线上，距离固定端80mm位置，姿态角0°且单面粘贴。

优选的，所述加速度传感器包括四个，分别安装在各柔性梁宽度方向中心线上，距离自由端50mm位置。