[发明专利]一种异面构型的六自由度振动模拟装置

说明书

本发明涉及振动控制技术领域，公开了一种异面构型的六自由度振动模拟装置，包括作动器支路、上平台、下平台以及控制系统，其中作动器支路分为六条，作用是为系统提供精确可控的输出力；上平台的作用是为试件提供刚性的机械安装台面，并能通过测得的加速度信号来观测所模拟的振动信号；下平台的作用是为本系统提供稳定的安装基础；控制系统通过采集的上平台六自由度加速度信号，解算出控制信号，并输出到功率放大器进而驱动作动器输出轴向伸缩运动，推动上平台产生期望的模拟振动信号。本发明设计了一种六自由度的振动模拟系统，具有较大幅度的六自由度运动能力，可以产生最多六自由度的振动模拟信号。

技术领域

本发明涉及振动控制技术领域，具体地涉及一种异面构型的六自由度振动模拟装置，可用于模拟精密仪器在各种环境下所受到的振动信号。

背景技术

高精度载荷、精密仪器等在执行任务中不可避免地受到来自其载运工具自身或外界的机械振动干扰，且呈现出多自由度线角振动耦合、高频与低频振动共存等特点，极大地影响了其控制精度和稳定水平，因此在实验室(内场)环境下检验设备在多自由复杂度振动干扰下的工作状态及并进行调试具有重要的工程意义。

为试件提供振动信号所用到的典型设备是振动台，目前单自由度振动台已得到广泛应用，但其仅能提供单轴平动或通过工装转接成单轴转动的振动信号，随着工程技术的进步及对振动环境认识水平的提高，单自由度的振动模拟已日益不能满足高精度载荷、精密仪器等的试验需求。目前多自由度的振动模拟设备仍少有研发成果，在各个领域更是少有实际应用。因此，研发多自由度的振动模拟装置具有重要的现实意义。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：针对单自由度振动台难以满足多自由度振动模拟的试验需求，提出一种新型的六自由度振动模拟装置，可用于同步模拟最多六自由度的振动信号，为试件(高精度载荷、精密仪器等)提供星载、弹载、机载、舰载或车载等复杂环境下的多自由度振动激励，以检验其在复杂振动干扰环境下的稳定水平和控制精度，或进行功能性能测试与标定等。

本发明目的通过以下技术方案实现：

提供一种异面构型的六自由度振动模拟装置，包括下平台、上平台、六条作动器支路和控制系统；

所述六条作动器支路形成六自由度并联机构连接在上平台与下平台之间；

所述控制系统通过获取上平台的六自由度加速度信号，并且转换成控制信号控制六条作动器支路输出轴向运动，从而推动上平台产生期望的模拟振动信号；

其中，所述六条作动器支路中的每条作动器支路的结构相同，布局方式满足任意两条作动器支路的轴线在空间中均不相交且为两两异面直线的要求，具体如下：将六条作动器支路均匀分为两组，每组的三条作动器支路的轴线形成一个单叶双曲面，两个单叶双曲面的虚轴相互重合，同一单叶双曲面上的三条作动器支路绕单叶双曲面的虚轴旋转对；六条作动器支路的轴线在空间直角坐标系中与 XY平面的夹角角度以及Z轴距离为一定值。

进一步地，所述作动器支路包括作动器和铰链组件，所述铰链组件包括球铰杆以及球铰杆两端的球铰，所述球铰通过螺杆同轴安装在球铰杆的两侧，并且通过背紧螺母紧固定位，所述球铰杆一侧的球铰与作动器动圈通过转接板进行连接，并且通过定位孔保证球心与动圈轴线相合。

进一步地，所述作动器支路还包括与下平台固定连接的台座，所述台座数量至少为两个，通过螺栓以及定位销安装在作动器的两侧；所述下平台设有与台座配合固定的安装孔，所述安装孔在下平台的分布位置对应六条作动器支路的布局方式。

进一步地，所述上平台设有与铰链组件定位连接的铰链座，所述铰链座数量对应作动器支路的数量为六个，所述铰链座与设置在上平台下表面边缘的六个定位槽相连，并且在上平台的分布位置对应六条作动器支路的布局方式。

优选地，所述作动器为音圈作动器。