[发明专利]一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件

权利要求书

1.一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：包括常用支撑杆件（1），由电致伸缩材料制成的串联杆件（2），粘贴于常用支撑杆件（1）上的应变测量传感器组（3），高集成度模拟控制器（4），以及用于安装高集成度模拟控制器的微型恒温控制盒（5），其中，

所述应变测量传感器组（3）由第一应变传感器（3-1），第二应变传感器（3-2），第三应变传感器（3-3），第四应变传感器（3-4）组成，所述第一应变传感器（3-1），第二应变传感器（3-2），第三应变传感器（3-3），第四应变传感器（3-4）组成惠斯顿全桥应变电路，其中，所述第一应变传感器（3-1）与所述第三应变传感器（3-3）测量方向沿常用支撑杆件（1）轴向，所述第二应变传感器（3-2）与所述第四应变传感器（3-4）测量方向沿常用支撑杆件（1）的轴向垂直方向；

所述高集成度模拟控制器（4）安装在微型恒温控制盒（5）中，并由差分信号仪表放大器（6），高输出阻抗驱动放大器（7），功率放大器（8）组成，所述差分信号仪表放大器（6）接收应变测量传感器组输出的应变测量信号，并经高输出阻抗驱动放大器（7）及功率放大器（8）之后为所述串联杆件（2）提供功率信号。

2.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：所述应变测量传感器组（3）采用惠斯顿全桥应变电路设计，并通过所述第一应变传感器（3-1）与所述第三应变传感器（3-3）测量方向沿常用支撑杆件（1）轴向，所述第二应变传感器（3-2）与所述第四应变传感器（3-4）测量方向沿常用支撑杆件（1）的轴向垂直方向的传感器安装方式实现传感器组对环境温度的补偿，从而使外界环境温度对应变测量传感器组（3）无影响；同时，高集成度模拟控制器（4）仅由几个模拟放大器组成，因此具有体积小，结构紧凑的优点，并安装于微型恒温控制盒内部，因此整个模拟控制回路也不受外界环境变化影响；整个模拟控制器具有体积小，易于集成且不易受外界温度变化影响的特点。

3.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：该高频响无穷刚度智能支撑杆件集成了传感器及控制回路，所以对外部扰动也具有反馈及响应能力，因此相比目前的主动杆系设计方法，同样具有智能结构特征；但是在控制回路中不需要数字控制器及上位控制器参与，而仅由模拟控制回路控制由电致伸缩材料制成的串联杆件（2）的伸缩，从而保证杆件刚度特性。

4.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：该高频响无穷刚度智能支撑杆件通过使用在杆系内部集成安装的模拟控制回路，并依靠由电致伸缩材料制成的串联杆件（2），通过检测常用杆件的变形实现对整个杆件的闭环控制；如果用所述基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件组成杆系，则可同时解决被动杆件依赖质量提升刚度及主动杆件杆系控制变量过多，控制回路过于复杂的问题。

5.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：由于所述高集成度模拟控制器（4）采用模拟控制回路，其内部的差分信号仪表放大器（6），高输出阻抗驱动放大器（7）及功率放大器（8）均可实现高达几十kHz的输出带宽，且该带宽不再受数字控制器中数模转换时间，微处理器计算能力的影响。

6.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：控制回路仅由粘贴式应变传感器及3个放大器及其配套外围电路组成，体积小，易于集成，易于温控，且整个模拟控制回路均不受外界温度影响，具有控制特性稳定，易于安装集成的优点。

7.根据权利要求1所述的一种基于半主动控制方法的高频响无穷刚度智能支撑杆件，其特征在于：该高频响无穷刚度智能支撑杆件通过控制由电致伸缩材料制成的串联杆件（2）对常用支撑杆件（1）实现长度补偿，从而使整体杆件长度不发生变化，因此使整体杆件的刚度设计不再依赖于结构质量，从而形成轻量化高刚度支撑结构。