[发明专利]空间六自由度振动测量及阻尼减振方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种空间六自由度振动测量及阻尼减振方法，利用六位移传感器并联机构对运动物体进行空间六自由度机械振动位移动态测量，采用六组两端安装有球铰的单自由度阻尼器并联构成空间六自由度振动阻尼减振器对运动物体按实际需要进行减振。

空间六自由度振动包括三自由度振动位移x(t)、y(t)、z(t)及三自由度振动角度θ_x(t)、θ_y(t)、θ_z(t)，振动位移及角度微分后可转换成振动速度、振动加速度、振动角速度、振动角加速度。被减振运动物体的空间六自由度振动包括：三自由度振动位移x(t)、y(t)、z(t)及三自由度振动角度θx(t)、θy(t)、θz(t)。

技术背景

现有工业、军事、国防以及航空航天等各种行业对物体空间运动的测量和控制精度要求越来越高，工作环境也越来越复杂。原有的测量方式，已不能够满足现代社会的要求。采用现有的单自由度阻尼器控制具有空间六自由度振动的运动物体的振动已不能满足控制精度、环境等要求。比如火箭弹(导弹)发射产生的大推力、强冲击、高温高压让发射车处于恶劣的力学环境中，引发的发射装置的空间六自由度振动对火箭弹(导弹)产生的初始扰动，对火箭弹的飞行轨迹产生影响，甚至影响打击精度并最终导致整个部队的战斗力下降等严重影响。为了评价恶劣的力学环境对发射车上各关键部位可靠性和安全性的影响，考察发射车的抗扰动能力及对火箭弹射击精度的影响，对发射过程中的初始扰动各主要因素进行动态测试和研究。于是就需要有一种能够适应特殊环境下的测量平台，能够精确测量出被测运动物体(发射箱)的六个自由度的变化量，分析其规律并消除或减少这种不利的影响，提高打击精度。为了降低发射装置的空间六自由度振动，提高火箭弹(导弹)的飞行轨迹精度及命中精度，需要根据实际情况设计一种六自由度减振器，采用单自由度阻尼器可以降低六自由度运动物体的振动，但会产生不可控的多自由度耦合减振，减振效果将产生原理性误差。

精度是衡量测量装置或方法的主要标准之一，但目前如用拉线式位移传感器测量发射装置六自由度运动，会产生多自由度耦合测量，测量结果将产生原理性误差，高温、气浪对拉线长度有影响，产生环境误差。由于高温气浪的空气折射波动及烟雾粉尘的影响，基于图像的振动测量方法误差大。采用振动加速度传感器或振动速度传感器直接安装在发射装置上，经积分成速度或位移，由于量程、频响及积分误差等造成误差较大。采用三轴陀螺仪测量空间三轴角速度，积分成角位移，由于量程、频响及积分误差等造成误差较大。

目前有关单自由度的各种典型设备的减振理论和方法都比较成熟，如气弹簧减振，复合钢板，铝合金材料减振等。随着科学技术的发展，多维振动问题已成影响各种机械设备、精密仪器仪表、车载、船载、航空、航天等相关设备的性能和使用寿命的主要原因。若采用常规单自由度阻尼减振装置，则需要多层结构组合，才能达到多自由度减振的目的。为了做到互不干涉，势必使结构十分复杂，也不能很好的完成多自由度减振的目的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种空间六自由度振动测量及阻尼减振方法，能够同时对运动物体进行空间六自由度振动位移高精度动态测量，并且能够对运动物体起到很好的阻尼减振作用。

空间六自由度振动包括：三自由度振动位移x(t)、y(t)、z(t)及三自由度振动角度θ_x(t)、θ_y(t)、θ_z(t)，振动位移及角度微分后可转换成振动速度、振动加速度、振动角速度、振动角加速度。

本发明的技术方案如下：一种空间六自由度振动测量及阻尼减振方法，其特征在于包括以下步骤：

1)搭建六位移传感器并联测量及阻尼减振机构：

在定平台(1)上装有六个下球铰(2)，这六个下球铰(2)围成一个环形，并且六个下球铰(2)分成左边三个右边三个，左右两边的下球铰(2)对称分布；在所述定平台(1)的上方设有动平台(7)，该动平台(7)上装有六个上球铰(8)，六个上球铰(8)也围成一个环形，并且上球铰(8)与下球铰(2)一一对应，上球铰(8)与对应的下球铰(2)之间通过伸缩拉杆(3)连接，在伸缩拉杆(3)上装有位移传感器(4)；所述伸缩拉杆(3)内安装有可控单自由度阻尼器(12)，或者伸缩拉杆(3)的旁边并联安装有可控单自由度阻尼器(12)：

2)通过动平台(7)上的安装孔(9)将被测运动物体固定在动平台(7)上，通过定平台(1)上的安装孔(10)将定平台(1)固定在相对大地静止不动的物体上；