[发明专利]基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置

说明书

技术领域

本发明涉及大型旋转柔性结构的定位和振动控制领域，特别涉及基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置。

背景技术

伺服电机驱动技术与其他传动和控制方式相比，有如下优点：控制精度高，调速范围宽、动态特性好，操作简便，编程容易，能实现定位伺服；响应快、易与CPU相接，体积小、动力较大，无污染；与气压驱动相比，伺服电机驱动技术能大大提高传动和控制的精度，电机体积小，动作平稳，更适用于远距离传输，工作噪声较小；与液压驱动相比，液压驱动难以小型化，液压源或液压油要求(杂质、温度、油量、质量)严格，易泄漏且有污染，伺服电机驱动技术可以在恶劣的环境下工作，且无污染。

伺服电机驱动技术往往采用减速器实现输出速度转换。行星减速器作为常用的减速器，具有明显的间隙特性和复杂的摩擦特性。这些特性将影响伺服电机控制的精度，甚至降低被控对象的稳定性。同时，伺服电机驱动过程中，会产生较大的颤振现象，影响控制效果。这些由伺服电机驱动技术产生的影响仍然是世界普遍关注和需要解决的课题。

柔性结构具有大挠度、低刚度、低阻尼等物理特性，相对于刚性结构，具有质量轻、能耗低、效率高等优点。但柔性结构受到某种外部激励时，振动将会持续较长时间。长时间的振动不但会影响系统的正常工作和系统性能，而且有可能引起构件的疲劳破坏，影响其使用寿命。针对旋转柔性梁系统设计控制装置，使结构振动得到快速抑制具有重要研究意义。

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行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置。

本发明充分考虑了行星减速器的间隙特性和摩擦特性、双梁的强耦合作用的影响。

本发明采用如下技术方案：

一种基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置，包括柔性梁本体部分、振动检测部分及驱动控制部分；

所述柔性梁本体部分包括：

第一柔性梁，其一端为自由端，另一端为固定端；

第二柔性梁，其一端为自由端、另一端为固定端；

所述第一柔性梁及第二柔性梁平行放置；

压电驱动器及压电传感器粘贴在第一、第二柔性梁的固定端；

振动检测部分包括：

所述压电传感器检测柔性梁的振动信号通过电荷放大器传输到端子板，所述端子板与运动控制卡相互连接，所述运动控制卡与计算机相互连接；

所述驱动控制部分包括行星减速器、伺服电机、伺服电机驱动器及电压放大电路，所述计算机产生控制信号通过运动控制卡及端子板的两个通道传输到电压放大电路及伺服电机驱动器，所述电压放大电路与压电驱动器连接，所述伺服电机驱动器与伺服电机连接，所述伺服电机与行星减速器进行驱动连接，所述第一、第二柔性梁的固定端安装在行星减速器的输出轴上。

所述压电驱动器具体为2个，分别为第一驱动器及第二驱动器，所述第一、第二驱动器均由四片压电片构成，分别对称粘贴在第一柔性梁及第二柔性梁固定端的正反两面，每面2片且并联连接；所述压电传感器由两片压电片构成，分别粘贴在第一、第二柔性梁固定端宽度方向的中间位置。

还包括两块质量块，分别位于第一、第二柔性梁的自由端宽度方向的中线处。

还包括固定支架及底座，所述固定支架安装在底座上，所述行星减速器安装在固定支架上。

本发明的有益效果：

(1)采用伺服电机和压电驱动器复合驱动双柔性梁结构，既可以使得双柔性梁在水平面内实现梁的定位及指向，又可以通过伺服电机转动和压电陶瓷驱动器实现梁的振动抑制。

(2)本装置的驱动减速部分采用了行星减速器，相比于谐波减速器，它具有传动速比大、承载能力高、传动精度高、传动效率高、结构简单、零件数少、体积小、安装方便等优点。

(3)实验装置考虑了行星减速器存在的间隙特性、摩擦特性等非线性特性，以及伺服电机控制存在的颤振现象，能更好的分析模型存在的间隙特性、摩擦特性、时延特性和时变特性，为控制方法的实现提供良好的硬件条件。

(4)本装置是一个多通道的输入—输出的检测和控制系统，而且既有各控制之间相互耦合，又有各输出量的相互耦合，既有伺服电机驱动控制，还有压电驱动控制，利用该装置可以很好地模拟复杂柔性结构的刚柔耦合振动控制研究。

附图说明

图1是本发明行星减速器驱动摆动双智能梁装置的总体结构示意图；

图2是本发明行星减速器驱动摆动双智能梁装置的主视图；

图3是本发明行星减速器驱动摆动双智能梁装置的左视图；