[发明专利]一种三自由度共振装置的控制系统

说明书

本申请提供了一种三自由度共振装置的控制系统，包括：加速度传感器、控制器、运算板卡以及伺服电机驱动单元，加速度传感器位于三自由度共振装置的负载端，用于测量三自由度共振装置的负载的加速度；伺服电机驱动单元与伺服电机相连，用于向控制器发送各伺服电机的角度数值，并根据控制器反馈的控制信号控制各伺服电机旋转；控制器将伺服电机的角度数值以及同时刻的加速度数值发送给运算板卡，并根据运算板卡计算得到的加速度以及相位差生成控制信号发送给伺服电机驱动单元。本申请能够克服三自由度共振装置负载重量和状态的变化，自动追踪和控制负载达到并持续工作在共振状态。

技术领域

本申请涉及振动测试技术和物料混合技术领域，尤其涉及一种三自由度共振装置的控制系统。

背景技术

振动是物体的往复运动，是自然界最普遍的现象之一。十九世纪50年代后，陆续出现了许多利用振动原理工作的生产设备和工艺，包括：振动传输、振动筛选、振动研磨、振动抛光、振动消除内应力等，它们极大地改善了劳动条件，提高了劳动效率。

共振是指物理系统在特定频率下，相比其他频率以更大的振幅做振动的现象，这些特定频率称之为共振频率。

在一般情况下，共振是有害的，是需要尽量避免的，它会引起机械和结构很大的变形和动应力，甚至造成破坏性的事故。

但是，共振也有有益的一面，以机械共振为例，共振时，激励很小，但是输出机械系统的能量很大，振幅也很大。也就是说，如果共振能够应用于机械设备，则能够以最小的能耗获得最大的效率。

目前已知的利用共振原理工作的机械设备主要是共振筛，它的工作原理是筛分机的工作频率接近其自身的共振频率(固定值)时，用较小的激振力驱动较大面积的筛箱。

实际上，共振原理可广泛应用于振动测试和混合领域设备，比如发动机叶片等的破坏性振动试验、高粘度和高附加值物料的高效混合，大分子材料的高效混合等，市场面极广，经济价值极高。但是，这类机械装置的共振频带很窄，且在工作过程中不断变化，共振控制的难度很大，无法控制负载持续稳定在共振状态。

发明内容

本申请实施例提出了一种三自由度共振装置的控制系统，以解决现有技术中振动测试和混合领域设备的共振实现难度很大、负载无法持续稳定工作在共振状态的技术问题。

本申请实施例提供了一种三自由度共振装置的控制系统，包括：加速度传感器、控制器、运算板卡以及伺服电机驱动单元，其中，

所述加速度传感器位于所述三自由度共振装置的负载端，用于测量所述三自由度共振装置的负载的加速度；

所述伺服电机驱动单元与所述三自由度共振装置的伺服电机相连，用于向所述控制器发送各伺服电机的角度数值，并根据所述控制器反馈的控制信号控制各伺服电机转动；

所述控制器将所述三自由度共振装置的伺服电机的角度数值以及同时刻的加速度数值发送给所述运算板卡，并根据所述运算板卡计算得到的加速度a以及激励和负载振动运动之间的相位差θ生成控制信号发送给所述伺服电机驱动单元。

有益效果如下：

由于本申请实施例所提供的控制系统，能够克服负载重量和状态的变化，自动追踪和控制负载达到并持续工作在共振状态，同时自动控制负载共振时的加速度的数值。

附图说明

下面将参照附图描述本申请的具体实施例，其中：

图1示出了本申请实施例中三自由度共振装置的控制系统的结构示意图；

图2示出了本申请实施例中双闭环控制回路的结构示意图；

图3示出了本申请实施例中三自由度共振装置的结构示意图；

图4示出了本申请实施例中激振单元的整体轴侧视图；