[发明专利]一种基于同步带驱动的多柔性梁振动控制装置与方法

说明书

本发明公开了一种基于同步带驱动的多柔性梁振动控制装置与方法，包括柔性梁本体、检测部分及控制部分，所述柔性梁本体包括三根结构尺寸相同的柔性梁，所述检测部分包括压电传感器及加速度传感器，分别安装在柔性梁上，所述控制部分包括同步带传动控制系统及压电驱动控制系统，使用压电传感器和加速度传感器检测柔性梁结构的振动信号，基于伺服电机带动的同步带以及压电驱动器作为抑制振动的作动器。该装置能够用来研究重力、同步带间隙特性、同步带弹性等因素对柔性梁结构振动的影响和振动控制。

技术领域

本发明涉及柔性结构定位和振动控制领域，具体涉及一种基于同步带驱动的多柔性梁振动控制装置与方法。

背景技术

柔性结构在航天及工业生产领域应用广泛，相对于刚性结构，具有质量轻、能耗低、效率高、操作灵活等优点，但柔性结构的固有频率低，低频模态振动易被激起等特点限制了其在某些领域内的应用与发展。

近年来，柔性结构的振动主动控制成为当今世界研究的重点及热点课题。加速度传感器质量轻，易安装，并且频带较宽，利用加速度传感器反馈控制可在较宽频带范围增加系统的主动阻尼，增强系统鲁棒性。由于加速度传感器的应用会给系统引进大量的高频噪声信号，因此要进行滤波处理。压电陶瓷材料具有响应快、频带宽、线性度好、容易加工等优点，特别适合用于柔性梁等挠性结构的振动控制应用。

同步带机构由伺服电机驱动，伺服电机有控制精度高、响应快、调速范围宽、动态特性好、操作简便、能定位伺服等优点，但同时其驱动过程中会产生较大的颤振现象，会影响控制精度。同步带具有传动准确、传动平稳、传动效率高、速比范围大、可用于长距离传动等优点，但同时其安装要求高，带的张紧力、带轮的位置等方面在安装时都需得到考虑，此外，同步带的间隙特性以及带的弹性可能会对控制精度产生一定的影响。

在地面试验时，重力会对柔性梁的特性产生影响，所以考虑采用同步带传动机构驱动控制不同安装方位的柔性梁振动特性和控制。

发明内容

为了克服现有技术存在的缺点与不足，本发明提供一种基于同步带驱动的多柔性梁振动控制装置与方法。

本发明充分考虑了梁的重力、同步带机构的间隙特性对柔性梁振动的影响。

为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案：

一种基于同步带驱动的多柔性梁振动控制装置，包括柔性梁本体、检测部分及控制部分；

所述柔性梁本体包括三根结构尺寸相同的柔性梁，分别为第一、第二及第三柔性梁，三根柔性梁的一端均固定在机械夹持装置上，另一端为自由端，所述第一柔性梁沿竖直向上方向固定，所述第二柔性梁沿竖直向下方向固定，两根柔性梁的中心点在同一条竖直直线上，所述第三柔性梁沿水平方向固定；

所述检测部分包括压电传感器及加速度传感器，所述第一、第二及第三柔性梁安装压电传感器及加速度传感器的位置相同，所述压电传感器安装在柔性梁宽度方向中线上，且在固定端一侧，加速度传感器安装在柔性梁自由端，且在柔性梁宽度方向中线，所述压电传感器检测的振动信号经过电荷放大器，经过端子板传输至运动控制卡输入到计算机，所述加速度传感器检测的振动信号通过端子板及运动控制卡，输入到计算机中；

所述控制部分包括同步带传动控制系统及压电驱动控制系统，