[发明专利]基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置及方法

权利要求书

1.一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：包括柔性机翼本体部分、振动检测部分、振动控制部分、信号处理模块和计算机，所述柔性机翼本体部分包括机翼、底座和激振器，所述机翼由翼肋和梁构成支架，并在外表附上一层蒙皮组成，所述机翼通过底座安装在实验台上，机翼表面与实验台平行，在左右机翼上表面分别设置有振动检测的标志点，在左右机翼的下方分别对称安装有底部固定在实验台上的两个激振器，通过激振器顶杆连接在机翼的梁上；所述振动检测部分包括两对由高速相机Ⅰ和高速相机Ⅱ组成的双目视觉系统和多个加速度传感器，由型材和角件组成的左右桁架固定安装在实验台上，位于左右机翼上方，两对双目视觉系统分别安装在左右桁架上方中部，两对双目视觉系统的镜头分别对准左右机翼上表面振动检测的标志点，多个加速度传感器对称安装在左右机翼下表面；所述振动控制部分包括多个电磁作动器，所述多个电磁作动器与多个加速度传感器的安装位置相同，分别对称安装在左右机翼下表面；振动检测部分测量柔性机翼本体部分的振动信息，通过信号处理模块处理后发送给计算机，计算机经过相应处理后来控制振动控制部分动作，从而完成对柔性机翼本体部分振动的测量与控制。

2.根据权利要求1所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：所述信号处理模块包括电磁放大器、A/D转换器、电荷放大器、功率放大器、信号发生器和D/A转换器。

3.根据权利要求2所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：信号发生器发出振动信号，经功率放大器放大后发送给两个激振器，两个激振器分别通过激振器顶杆激励左右机翼振动，在左右机翼振动的过程中，两对由高速相机Ⅰ和高速相机Ⅱ组成的双目视觉系统分别对左右机翼进行同步拍摄，照片传输至计算机中，经过图像处理，获得左右机翼的振动信息，同时，加速度传感器测得的振动信息经由电荷放大器放大后再经过A/D转换器转换后输入到计算机中，对两路振动信息进行对比和分析后，获得更准确的振动信息。

4.根据权利要求2或3所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：计算机得到左右机翼振动的相关数据后，经过相应处理后通过D/A转换器，再经由电磁放大器将信号放大，将控制信号施加到电磁作动器上，使电磁作动器产生相应的控制力来抑制左右机翼弯曲模态和扭转模态振动，两对由高速相机Ⅰ和高速相机Ⅱ组成的双目视觉系统和多个加速度传感器组成的振动检测部分用于测量左右机翼的振动，形成振动反馈信号，振动反馈信号经过相应的控制算法处理后用于控制电磁作动器产生相应的控制力抑制左右机翼的振动。

5.根据权利要求1所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：所述多个电磁作动器与多个加速度传感器分别通过螺柱螺母机械固定在左右机翼的梁上，位于左右机翼下表面的同一位置，其中，电磁作动器紧贴在左右机翼上，以保证电磁作动器发出的控制力能够良好地施加在左右机翼上来抑制左右机翼的振动。

6.根据权利要求1所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：所述左右机翼上设置的振动检测的标志点的数量和位置能够根据左右机翼的形状大小以及测量者想要获得的左右机翼的振动信息来自行设计，所述电磁作动器与加速度传感器的数量和分布位置也能够根据左右机翼的形状大小以及测量者想要获得的左右机翼的振动信息来自行设计。

7.根据权利要求1所述的一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制装置，其特征在于：所述两个激振器分别通过激振器顶杆激励左右机翼弯曲模态振动和扭转模态振动；当两个激振器接收到与弯曲模态频率相同的正弦信号激励时，两个激振器按相同信号且相位相同激励，则激励产生左右机翼的弯曲振动；当两个激振器接收到与扭转模态频率相同的正弦信号激励时，两个激振器按相同信号且相位相反激励，则激励产生左右机翼的扭转振动。

8.一种基于高速相机的柔性机翼振动检测与控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤一、信号发生器发出振动信号，经功率放大器放大后发送给两个激振器，两个激振器分别通过激振器顶杆激励左右机翼产生多模态振动，在左右机翼振动的过程中，两对由高速相机Ⅰ和高速相机Ⅱ组成的双目视觉系统分别对左右机翼进行同步拍摄，照片传输至计算机中，经过图像处理，获得左右机翼的振动信息，同时，加速度传感器测得的振动信息经由电荷放大器放大后再经过A/D转换器转换后输入到计算机中，对两路振动信息进行对比和分析后，获得更准确的振动信息；

步骤二、计算机得到左右机翼振动的相关数据后，经过相应处理后通过D/A转换器，再经由电磁放大器将信号放大，将控制信号施加到电磁作动器上，使电磁作动器产生相应的控制力来抑制左右机翼弯曲模态和扭转模态振动，两对由高速相机Ⅰ和高速相机Ⅱ组成的双目视觉系统和多个加速度传感器组成的振动检测部分用于测量左右机翼的振动，形成振动反馈信号，振动反馈信号经过相应的控制算法处理后用于控制电磁作动器产生相应的控制力抑制左右机翼的振动。