本发明专利技术公开了一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置及控制方法，包括柔性梁本体部分、振动检测部分及振动控制部分；所述柔性梁本体部分包括八根柔性梁，相邻柔性梁通过拉伸弹簧连接，计算机驱动伺服电机带动柔性关节运动，进一步带动柔性梁旋转，柔性梁进而产生振动，通过振动检测部分的压电陶瓷传感器和加速度传感器检测到振动信号，输出到计算机，计算机根据反馈信号输出控制信号通过振动控制部分的伺服电机和压电致动器来抑制柔性梁的振动。梁的振动。梁的振动。
【技术实现步骤摘要】
一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置及方法
[0001]本专利技术涉及振动控制领域，具体涉及一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置及方法。
技术介绍
[0002]柔性关节柔性臂结构在航天工业等领域应用广泛，柔性结构克服了刚性结构质量大、能耗高和灵活性低的特点。与此同时，柔性结构固有频率低，低频模态容易被激起的缺点，导致了柔性结构的发展局限性，加入了柔性关节和弹簧连接之后，该结构变得多元化，对其振动特性的分析和主动算法的设计也成了世界研究的热点和重点之一。
[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]压电片具有结构简单、安装方便和寿命长的特点，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。
技术实现思路
[0005]为了克服现有技术存在的缺点与不足，本专利技术的首要目的是提供一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，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。
[0006]本专利技术的次要目的是提供一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置的控制方法。
[0007]本专利技术采用如下技术方案：
[0008]一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，包括柔性梁本体部分、振动检测部分及振动控制部分；
[0009]所述柔性梁本体部分：包括装夹架及伺服电机，所述装夹架分为上、下层，上、下层各安装四根柔性梁，与装夹架固定的一端称为固定端，另一端为自由端，相邻柔性梁之间通过拉伸弹簧连接，所述伺服电机带动减速器转动，所述减速器进一步带动设置在减速器安装连接台上的输出轴转动，所述输出轴通过柔性关节带动装夹架转动；
[0010]所述振动检测部分：用于检测柔性梁的振动信号，并输入振动控制部分；
[0011]所述振动控制部分：用于根据振动信号得到控制量，进一步控制柔性梁的振动。
[0012]进一步，所述振动检测部分包括压电陶瓷传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡及计算机，所述计算机与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与端子板相互连接，所述压电陶瓷传感器和加速度传感器设置在柔性梁上，压电陶瓷传感器和加速度传感器将振动信息转换为振动信号，振动信号通过电荷放大器放大后输入到端子板，通过端子板输入到运动控制卡，运动控制卡内的A/D模块将模拟信号转换为数字信号，最后输入到计算机。
[0013]进一步，所述振动控制部分包括压电致动器、压电放大器及伺服驱动器，所述压电
致动器设置在柔性梁上，计算机根据获得的振动信号得到伺服电机及压电致动器对应的控制量，生成相应的控制信号，控制信号通过运动控制卡及端子板分别输出压电放大器及伺服驱动器，进一步驱动伺服电机及压电致动器，进行控制柔性梁的振动。
[0014]进一步，每一层装夹架的四根柔性梁均在一个水平面，相邻柔性梁夹角为90 度。
[0015]进一步，每根柔性梁靠近固定端处粘贴压电陶瓷传感器，所述加速度传感器设置在每根柔性梁的自由端。
[0016]进一步，所述压电致动器粘贴在每根柔性梁靠近固定端处，每根柔性梁粘贴四片，每面两片。
[0017]进一步，所述柔性关节包括两根扭转弹簧、两根圆锥滚子轴承及套筒，所述输出轴设置在套筒内，并且通过扭转弹簧及圆锥滚子轴承与套筒连接构成柔性关节，装夹架与套筒上端连接。
[0018]进一步，所述两根扭转弹簧的内端与输出轴连接，其外端与套筒内壁连接，圆锥滚子轴承安装在输出轴中间位置的轴肩两端。
[0019]进一步，所述套筒由两个半筒拼接构成，套筒的上端及下端均设置连接孔。
[0020]一种基于弹簧连接多柔性梁振动测控装置的方法，包括，
[0021]第一步：计算机入预定轨迹路线控制信号，通过运动控制卡及端子板，传到伺服驱动器，最后驱动伺服电机产生相应的运动，引起柔性梁的振动；
[0022]第二步：利用压电陶瓷传感器和加速度传感器采集到振动信息，输入到计算机；
[0023]第三步：计算机运行控制算法分别计算出伺服电机和压电致动器对应的控制量，生成相应的控制信号，经过运动控制卡及端子板，分别输出到伺服驱动器及压电放大器，进行控制柔性梁的振动；
[0024]第四步：通过改变控制参数，反复试验，获取多次实验结果，得到一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置及方法的振动特性及控制效果。
[0025]本专利技术的有益效果：
[0026](1)本专利技术通过对输出轴，套筒和扭转弹簧的合理设计，构成了柔性关节，两个扭转安装方向相反，保证在正转和反转的情况具有相同的扭转弹簧耦合效果，此外，扭转弹簧的刚度大小可以调节，利用套筒上的连接孔，可以对扭转弹簧进行正向反向的预紧，可以更加全面地研究柔性关节对柔性机构的影响；
[0027](2)本专利技术在同一水平面相邻的柔性梁件设置了弹簧连接，弹簧的耦合使得此结构更加多元化，同一水平面内的柔性梁之间相互耦合，为柔性结构的主动控制提供了更多的可能性；
[0028](3)本专利技术通过对伺服电机的轨迹规划和优化，提高了结构整体的稳定性；
[0029](4)本专利技术采用压电片来进行振动检测和振动控制，压电片具有易操作，安装方便，结构简单，使用寿命长，为研究柔性梁振动特性和控制方法提供了很大的便利性；
[0030](5)本专利技术采用多传感组合测量方式，保证了振动检测的精度，减少误差，有利于对于柔性梁的振动检测和分析。
附图说明
[0031]图1是本专利技术的总体结构示意图；
[0032]图2是图1的主视图；
[0033]图3是图1的左视图；
[0034]图4是图1的俯视图；
[0035]图5是图1中柔性关节部分结构示意图；
[0036]图6是图1中弹簧连接多柔性梁部分结构示意图；
[0037]图7是图1中的套筒结构示意图；
[0038]图8是扭转弹簧结构示意图。
具体实施方式
[0039]下面结合实施例及附图，对本专利技术作进一步地详细说明，但本专利技术的实施方式不限于此。
[0040]实施例
[0041]如图1
‑
图4所示，一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，整个装置设置在实验台1上，包括柔性梁本体部分、振动检测部分及振动控制部分。
[0042]所述柔性梁本体部分包括装夹架8，所述装夹架分为上、下两层，上、下两层各安装四根柔性梁，所述上层安装的四根柔性梁分别为柔性梁16、柔性梁17、柔性梁18以及柔性梁19，所述下层安装的四根柔性梁分别为柔性梁12、柔性梁13、柔性梁14及柔性梁15。所述上下层装夹架的柔性梁安装结构位置均相同。四根柔性梁都为水平方向安装，以装夹架中心点为圆心，朝向前后左右四个不同方位，柔性梁一端与装夹架固定为固定端，其另一端为自由端，柔性梁固定端通过小夹板9固定在装夹架8上，相邻柔本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性关节驱动的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，其特征在于，包括柔性梁本体部分、振动检测部分及振动控制部分；所述柔性梁本体部分：包括装夹架及伺服电机，所述装夹架分为上、下层，上、下层各安装四根柔性梁，与装夹架固定的一端称为固定端，另一端为自由端，相邻柔性梁之间通过拉伸弹簧连接，所述伺服电机带动减速器转动，所述减速器进一步带动设置在减速器安装连接台上的输出轴转动，所述输出轴通过柔性关节带动装夹架转动；所述振动检测部分：用于检测柔性梁的振动信号，并输入振动控制部分；所述振动控制部分：用于根据振动信号得到控制量，进一步控制柔性梁的振动。2.根据权利要求1所述的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，其特征在于，所述振动检测部分包括压电陶瓷传感器、加速度传感器、电荷放大器、端子板、运动控制卡及计算机，所述计算机与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与端子板相互连接，所述压电陶瓷传感器和加速度传感器设置在柔性梁上，压电陶瓷传感器和加速度传感器将振动信息转换为振动信号，振动信号通过电荷放大器放大后输入到端子板，通过端子板输入到运动控制卡，运动控制卡内的A/D模块将模拟信号转换为数字信号，最后输入到计算机。3.根据权利要求2所述的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，其特征在于，所述振动控制部分包括压电致动器、压电放大器及伺服驱动器，所述压电致动器设置在柔性梁上，计算机根据获得的振动信号得到伺服电机及压电致动器对应的控制量，生成相应的控制信号，控制信号通过运动控制卡及端子板分别输出压电放大器及伺服驱动器，进一步驱动伺服电机及压电致动器，进行控制柔性梁的振动。4.根据权利要求1所述的弹簧连接多柔性梁振动测控装置，其特征在于，每一层装夹架的四根柔性梁均在一个水平面，相邻柔性梁夹角为90度。5...
【专利技术属性】
技术研发人员：邱志成，杨阳，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：
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