[发明专利]大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法

说明书

技术领域

本发明属于机械技术领域，更进一步涉及机械运动控制领域中的一种大跨度悬臂桁架的提升及振动运动控制方法。本发明可实现对大跨度悬臂桁架由自垂状态大幅度提升至指定高度，再发生小幅度振动的平稳运动控制，以模拟大飞机飞行中机翼大挠度弯曲变形以及附带的微幅振动。

背景技术

飞机飞行过程中，机翼会经过提升和振动两个过程。如果对大跨度机翼进行飞行环境试验，需要一种真实可行的试验平台。大跨度悬臂桁架提升及振动运动控制方法的设计和实现，可以对机翼飞行环境进行有效仿真并对其内部安装的液压管路的安全性进行合理试验评估。

大跨度悬臂桁架有两种运动控制方法：第一种是提升运动控制，如采用匀速提升的方法，即控制函数为线性函数，该方法的优点在于整个提升过程中速度恒定，易于控制。但这种方法的缺点在于其提升的初始时刻，速度与提升拉力均由零突变至某一定值，尤其是提升拉力突变值较大时，会引起系统的过冲击；第二种是振动控制，若给悬臂桁架直接加载一定振幅和频率的简谐激励同样会对系统造成冲击，若采用由小振幅、低频率向较大振幅、较高频率过渡的方法，逐步实现所需的简谐激励，则指令函数分段较多，运动控制实现难度较大，且小振幅、低频率运动与大振幅、高频率运动之间的平滑衔接控制很难实现。

中国机械工业建设总公司在其申请的专利“建筑物桁架整体提升方法及其设备”(申请号200410070075.3，申请日2004.08.11，公开号CN1609363A)公开了一种建筑物桁架整体提升方法及其设备。该专利申请说明书文件中在描述提升桁架时，涉及到一种提升方法，在提升初始时刻，用户给主控计算机输入一个初始提升速度，主控计算机通过控制液压系统开始提升桁架，在提升过程中，各个提升点根据与主提升点的距离差来调节提升速度。该专利申请提供的提升方法存在的不足是：在提升初始和停止时刻，提升速度与提升拉力可能产生突变，引起桁架振动，结构可能会有冲击。

范文豹在其申请的专利“一种振动机械的激振方法”(申请号201010171035.3，申请日2010.05.13，申请公开号CN101844131A)申请公开一种振动机械的激振方法。该专利申请说明书文件中在描述振动机械的激振方法时，涉及到一种产生振动的方法：将振动机械分成n部分，各部分之间用曲轴连接起来，通过曲轴的高速旋转，使各部分产生相位角相差360°/n的振动，振动的频率由转速决定，振动的振幅由曲轴的偏心距决定。该专利申请公开的振动方法存在的不足是：在振动过程中振动的幅值、速度和加速度难以控制，振动不平稳，在振动初始时刻和停止时刻可能会产生振动速度和加速度的突变，引起结构冲击。

发明内容

本发明的目的是克服上述现有技术中存在的问题，提供一种大跨度悬臂桁架的提升和振动运动控制方法。

为实现上述目的，本发明的具体思路是：液压驱动系统通过控制大液压缸提升悬臂桁架，通过控制小液压缸给悬臂桁架加载振动；采用缓起缓停的提升方法，确保大液压缸在提升悬臂桁架的过程中运动曲线连续光滑，结构无过冲击；采用缓起缓停的振动方法，避免小液压缸在给悬臂桁架加载振动的过程中速度和加速度突变，造成悬臂桁架结构损伤。

本发明的具体实现步骤如下：

(1)选择悬臂桁架振动或提升

用户根据控制需求选择悬臂桁架的振动或提升控制方法，并设置液压驱动系统的初始状态：

1a)选择悬臂桁架的振动运动：用户在上位PC机的操控界面列出的振动参数设置对话框中输入悬臂桁架的振动幅值、频率和振动时间参数后，执行步骤4a)；

1b)选择悬臂桁架的提升运动：用户在上位PC机的操控界面列出的提升参数设置对话框中输入悬臂桁架的提升高度和提升时间参数后，执行步骤(2)。

(2)提升悬臂桁架

根据1b)中设置的参数，液压驱动系统控制大液压缸采用缓起缓停提升方法在1b)中设定的时间内提升悬臂桁架到指定高度。

(3)判断悬臂桁架是否加载振动

当悬臂桁架提升到步骤1b)中设定的提升高度停止后，判断悬臂桁架是否需要再进行加载振动。若需要加载振动，用户在上位PC机的操控界面列出的振动参数设置对话框中输入悬臂桁架的高度、振动幅值、频率和振动时间参数后，执行步骤4b)，否则，执行步骤(5)。

(4)加载振动

4a)根据步骤1a)中设定的振动参数，液压驱动系统控制小液压缸采用缓起缓停振动方法给悬臂桁架加载振动；