本发明专利技术公开了一种双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置及方法，所述装置包括柔性梁本体、旋转机构、振动检测机构和控制组件；柔性梁本体包括柔性梁和中心刚体，上、下层的四根柔性梁分别与中心刚体连接，相邻的两根柔性梁之间通过弹簧连接耦合，所述中心刚体由旋转机构带动旋转；振动检测机构包括导电滑环、压电驱动器、压电传感器和加速度传感器，导电滑环设置在旋转机构上，所述压电驱动器和压电传感器设置在每根柔性梁和每块柔性板上，加速度传感器设置在每根柔性梁上；控制组件分别与旋转机构、导电滑环、压电驱动器、压电传感器、加速度传感器连接。本发明专利技术可以实现对多旋转弹簧连接多柔性梁的振动特性分析和主动控制。制。制。
【技术实现步骤摘要】
双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置及方法
[0001]本专利技术涉及一种双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置及方法，属于振动控制领域。
技术介绍
[0002]旋转细长柔性结构作为航天、能源、交通等工程领域应用广泛,该柔性结构相比于刚性结构有着许多优点，质量轻，能耗低，尺寸小，工作空间更大，操作速度快，可操作性好，成本低的特点，其振动特性的分析一直备受学界的关注,这类构件在理论上主要抽象成旋转梁模型来研究。该结构固有频率低易发生激起，所以通过弹簧连接进行耦合，优化结构。
[0003]伺服电机具有精度高、响应快、动态特性好等特点，利用伺服电机的输出，既能激励柔性梁的振动，同时也能抑制柔性梁的振动。
[0004]压电陶瓷片具有灵敏度好、轻便又便宜、安装方便的特点，利用压电片进行振动检测和振动控制，是对于柔性梁研究的主要选择。
[0005]加速度传感器具有质量轻，测量频带范围宽，测量时不需要参考点的特点，利用加速度传感器检测柔性梁振动能够以较好的精度提高较高的振动反馈率。
[0006]导电滑环能够提高整个电子设备的系统性能。因为整个电子设备在工作的时候需要做到信号传输以及电动传输，而在整个传输的过程中表现，很有可能就会在旋转的时候受到一定的扭伤，而导电滑环就是起到一个非常好的保护作用，能够将导线在扭转时的损伤降到最低，或者说减少，这样一来也就可以保证整个电子设备在运转时候信号传输以及，电流传输是非常稳定。其次，它能够加强信号传输的作用，因为对于任何一个电子设备来说它在工作时没有接收到信号的话，没办法保证自己的工作效率，一直都是处于那一个水平，能够使用导电滑环的就能够保证整个电子设备的工作效率非常高。因为它是以以太网通道为基础的信息传输。能够在整个传输过程中始终都保持信号的稳定，并不会出现任何波动性。
技术实现思路
[0007]本专利技术的目的在于提供一种双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，该装置可以实现对多旋转弹簧连接多柔性梁的振动特性分析和主动控制。
[0008]本专利技术的另一目的在于提供一种旋转多柔性耦合梁振动控制方法，该方法基于上述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置实现。
[0009]本专利技术的目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0010]一种双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，包括柔性梁本体、旋转机构、振动检测机构和控制组件；
[0011]所述柔性梁本体包括柔性梁和中心刚体，所述柔性梁分为上、下两层，上层柔性梁和下层柔性梁通过柔性板连接耦合，上层柔性梁和下层柔性梁均包括四根柔性梁，四根柔性梁分别与中心刚体连接，每根柔性梁与中心刚体连接的一端为固定端，另一端为自由端，
四根柔性梁均为水平方向设置，以中心刚体中心轴为圆心，朝向四个相互间隔90
°
不同方位，相邻的两根柔性梁之间通过弹簧连接耦合，所述中心刚体由旋转机构带动旋转；
[0012]所述振动检测机构包括导电滑环、压电驱动器、压电传感器和加速度传感器，所述导电滑环设置在旋转机构上，所述压电驱动器和压电传感器设置在每根柔性梁和每块柔性板上，所述加速度传感器设置在每根柔性梁上；
[0013]所述控制组件分别与旋转机构、导电滑环、压电驱动器、压电传感器、加速度传感器连接。
[0014]进一步的，所述旋转机构包括伺服电机、减速器、连接台和主输出轴，所述伺服电机与减速器下端连接，所述连接台与减速器上端连接，所述主输出轴通过键与减速器的输出轴连接，且主输出轴通过键与中心刚体连接，所述导电滑环设置在主输出轴上。
[0015]进一步的，每根柔性梁上的压电驱动器为四片，其中两片压电驱动器对称粘贴在该柔性梁的其中一个面上，且并联连接，另外两片压电驱动器对称粘贴在该柔性梁的另一个面上，且并联连接；
[0016]每根柔性梁上的压电传感器为一片，该压电传感器设置在该柔性梁其中一个面的水平中线上；
[0017]每根柔性梁上的加速度传感器为一个，该加速度传感器设置在该柔性梁靠近自由端边缘的中线上。
[0018]进一步的，每根柔性梁每个面上的两片压电驱动器设置在距离该柔性梁固定端40mm
‑
60mm，距中心线20mm
‑
40mm上下对称位置，姿态角度为0
°
；每根柔性梁上的压电传感器设置在距离柔性梁固定端100mm
‑
200mm的中间位置，姿态角度为0
°
。
[0019]进一步的，所述弹簧通过吊环与柔性梁固定连接，吊环固定位置为距离柔性梁固定端300mm
‑
500mm的中间位置。
[0020]进一步的，每块柔性板上的压电驱动器为四片，其中两片压电驱动器对称粘贴在该柔性板的其中一个面上，且并联连接，另外两片压电驱动器对称粘贴在该柔性板的另一个面上，且并联连接；
[0021]每块柔性板上的压电传感器为一片，该压电传感器设置在该柔性板其中一个面的垂直中线上。
[0022]进一步的，每块柔性板每个面上的两片压电驱动器设置在距离该柔性板其中一端150mm
‑
250mm，距中心线10mm
‑
30mm左右对称位置，姿态角度为0
°
；每块柔性板上的压电传感器设置在距离柔性梁其中一端200mm
‑
300mm的中间位置，姿态角度为0
°
。
[0023]进一步的，所述控制组件包括电荷放大器、驱动器、压电放大器、端子板、运动控制卡和计算机；
[0024]所述电荷放大器与压电传感器连接，所述驱动器与旋转机构连接，所述压电放大器与压电驱动器连接，所述端子板分别与电荷放大器、驱动器、导电滑环、加速度传感器、压电放大器、运动控制卡连接，所述运动控制卡与计算机连接。
[0025]进一步的，还包括实验台和立架，所述旋转机构通过立架固定在实验台上。
[0026]本专利技术的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：
[0027]一种旋转多柔性耦合梁振动控制方法，基于上述旋转多柔性耦合梁振动控制装置实现，所述方法包括：
[0028]利用导电滑环、压电传感器和加速度传感器采集到振动信息，输入到计算机；
[0029]将采集到的压电传感器信号经由电荷放大器放大，经由端子板的传输，通过运动控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号输入到计算机中；同时导电滑环、加速度传感器检测的振动信号通过端子板输入至运动控制卡，通过运动控制卡内部的A/D转换模块将模拟信号转换成数字信号输入到计算机中；
[0030]根据得到的检测信号，计算机运行相应的主动控制算法，得到相应的振动反馈信号经由运动控制卡的D/A模块输出，经过端子板的信息传递，经过压电放大器放大信号，输出到压电片驱动器中进行响应，用于控制柔性梁的振动；同时，运行相应控制算法，经过运动控制卡、端子板的D/A模块输出给驱动器，驱动旋转机构运动，从而控制柔性梁本体的移动和振动本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种双层弹簧连接的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，包括柔性梁本体、旋转机构、振动检测机构和控制组件；所述柔性梁本体包括柔性梁和中心刚体，所述柔性梁分为上、下两层，上层柔性梁和下层柔性梁通过柔性板连接耦合，上层柔性梁和下层柔性梁均包括四根柔性梁，四根柔性梁分别与中心刚体连接，每根柔性梁与中心刚体连接的一端为固定端，另一端为自由端，四根柔性梁均为水平方向设置，以中心刚体中心轴为圆心，朝向四个相互间隔90
°
不同方位，相邻的两根柔性梁之间通过弹簧连接耦合，所述中心刚体由旋转机构带动旋转；所述振动检测机构包括导电滑环、压电驱动器、压电传感器和加速度传感器，所述导电滑环设置在旋转机构上，所述压电驱动器和压电传感器设置在每根柔性梁和每块柔性板上，所述加速度传感器设置在每根柔性梁上；所述控制组件分别与旋转机构、导电滑环、压电驱动器、压电传感器、加速度传感器连接。2.根据权利要求1所述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，所述旋转机构包括伺服电机、减速器、连接台和主输出轴，所述伺服电机与减速器下端连接，所述连接台与减速器上端连接，所述主输出轴通过键与减速器的输出轴连接，且主输出轴通过键与中心刚体连接，所述导电滑环设置在主输出轴上。3.根据权利要求1所述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，每根柔性梁上的压电驱动器为四片，其中两片压电驱动器对称粘贴在该柔性梁的其中一个面上，且并联连接，另外两片压电驱动器对称粘贴在该柔性梁的另一个面上，且并联连接；每根柔性梁上的压电传感器为一片，该压电传感器设置在该柔性梁其中一个面的水平中线上；每根柔性梁上的加速度传感器为一个，该加速度传感器设置在该柔性梁靠近自由端边缘的中线上。4.根据权利要求3所述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，每根柔性梁每个面上的两片压电驱动器设置在距离该柔性梁固定端40mm
‑
60mm，距中心线20mm
‑
40mm上下对称位置，姿态角度为0
°
；每根柔性梁上的压电传感器设置在距离柔性梁固定端100mm
‑
200mm的中间位置，姿态角度为0
°
。5.根据权利要求1所述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，所述弹簧通过吊环与柔性梁固定连接，吊环固定位置为距离柔性梁固定端300mm
‑
500mm的中间位置。6.根据权利要求1所述的旋转多柔性耦合梁振动控制装置，其特征在于，每块柔性板上...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，廖泽锴，刘一鸿，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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