CN102393632A - 气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法。该装置包括柔性梁本体部分、气动驱动部分和控制部分。两柔性梁一端为自由端，另一端为固定端，固定端通过机械连接装置安装在摆动气缸Ⅰ的摆动法兰盘上。摆动气缸Ⅰ的基座安装在摆动气缸Ⅱ的摆动法兰上，摆动气缸Ⅱ的基座连接固定底座。两只摆动气缸的转动角度分别由光电编码器检测。在柔性梁靠近固定端粘贴多片压电陶瓷片分别作为压电传感器和压电片驱动器，自由端各安装一只加速度传感器。压电传感器或加速度传感器可分别检测柔性梁的振动。气动驱动部分由两个气动通路构成，分别用于驱动两只摆动气缸的摆动。控制部分，用于处理检测到的柔性梁转动、振动信号。

Description

气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法

技术领域

本发明涉及柔性机器人领域，特别涉及一种气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法。

背景技术

气动技术与其他的传动和控制方式相比，有如下优点：气动装置结构简单、轻便、价格相对低廉、安装维护简单，压力等级低，使用安全，节能，无污染，高速高效，易于实现自动化。气动控制具有防火、防爆、防潮的能力。与液压驱动相比，清洁，无污染，不需要泵站及冷却装置等。气动控制回路有进口节流和出口节流的方式，系统的排气是采用伺服阀、比例阀、以及高速开关阀的脉冲调制控制方式来实现控制。气动控制摆动气缸时，与伺服电机驱动相比，不需要减速器等。这样，既降低了成本，又不会因为传动间隙等影响精度。

柔性结构应用在航天领域以及工业生产。相对于刚性结构，具有质量轻、能耗低、效率高等优点，但柔性结构的刚度低、柔性大等特点将产生振动问题，影响控制精度。近年来，柔性结构的振动主动控制就成为当今世界普遍关注而富有挑战性的重要课题。

对应航天结构中的帆板，基本上是中心浮动本体，带有两翼柔性结构。需要达到指向要求，所以考虑刚柔耦合的两个压电柔性梁装置指向和振动控制方法，在建立试验装置时，驱动方式选择采用摆动气缸。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种基于气动驱动双摆动压电柔性梁装置和控制方法，使得柔性梁结构在较大的旋转范围内运动，并使之在较大的工作空间上实现稳定、准确、快速的到达预设定的定位及指向，并快速抑制振动。另外，双摆动气缸驱动还可以通过两只摆动气缸摆动角度的相互补偿来实现柔性梁定点指向，而不受其中某一气缸摆动的影响。

该发明的另一个目的是给出一种在建模及控制方面相对复杂的系统，为研究复杂控制算法提供试验装置。

为达到上述目的，本发明采用如下的方法和技术方案：

一种气动驱动双摆动压电柔性梁的装置，包括柔性梁本体部分、气动驱动部分和控制部分：

——柔性梁本体部分包括：

柔性梁Ⅰ11，一端为自由端，另一端为固定端；柔性梁Ⅱ15，一端为自由端，另一端为固定端；柔性梁Ⅰ11与柔性梁Ⅱ15平行放置，柔性梁Ⅰ11的固定端与柔性梁Ⅱ15的固定端固定在通过摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ7安装在摆动气缸Ⅰ1的摆动法兰盘上；

摆动气缸Ⅰ1、摆动气缸Ⅱ4，摆动气缸Ⅰ1的基座安装在摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3 上，机械连接装置Ⅰ3安装在摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰盘上，摆动气缸Ⅰ1的摆动法兰盘通过联轴器与光电编码器Ⅰ2的转轴相连，光电编码器Ⅰ2安装在摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3上；摆动气缸Ⅱ4安装在底座6上，其摆动法兰通过联轴器与固定在底座6上的光电编码器Ⅱ5的转轴相连；

压电片驱动器Ⅰ8、压电传感器Ⅰ9分别粘贴在柔性梁Ⅰ11的固定端；压电片驱动器Ⅱ12、压电传感器Ⅱ13分别粘贴在柔性梁Ⅱ15的固定端；

加速度传感器Ⅰ10安装在柔性梁Ⅰ11的自由端，加速度传感器Ⅱ14安装在柔性梁Ⅱ15的自由端；

——气动驱动部分，由两个气动通路构成，分别用于驱动摆动气缸Ⅰ1的摆动和摆动气缸Ⅱ4的摆动；

——控制部分，用于处理检测到的柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的转动、振动信号，并做出相应的处理。

所述压电片驱动器Ⅰ8由4片压电片在柔性梁Ⅰ11的两面对称粘贴构成，每面2片且并联连接；压电片驱动器Ⅱ12由4片压电片在柔性梁Ⅱ15的两面对称粘贴构成，每面2片且并联连接；所述压电传感器Ⅰ9和压电传感器Ⅱ13各为1个，分别安装在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的固定端的宽度方向的中间位置。

所述气动驱动部分的气泵16产生的高压气体通过气动三联件17稳压后提供气源给两个气动通路：

——气动通路I，高压气体经过气动三联件17后与气动比例阀Ⅱ24的一个端口连接，气动比例阀Ⅱ24的另外两个端口分别与摆动气缸Ⅰ1的左气腔和右气腔连接，用于驱动控制摆动气缸Ⅰ1的摆动；

——气动通路II，三个气动减压阀18与气动三联件17连接后，其中两个气动减压阀18与气动两位五通阀20的两个端口直接连接，另外一个气动减压阀18连接气动单向阀19后分两路，一路与气动两位五通阀20一个端口连接，另一路与气动比例阀Ⅰ21连接，构成系统的排气调节出口，气动两位五通阀20另外两个端口分别经过气动单向节流阀Ⅰ22和气动单向节流阀Ⅱ23后与摆动气缸Ⅱ4的左气腔和右气腔连接，用于驱动控制摆动气缸Ⅱ4的摆动。

所述控制部分包括摆动气缸Ⅰ1转动角度控制系统、摆动气缸Ⅱ4转动角度控制系统、及柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15振动测量和主动控制系统：

——摆动气缸Ⅰ1转动角度控制系统，通过光电编码器Ⅰ2检测到机械连接装置Ⅱ7相对摆动气缸Ⅰ1的摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3的转角信号，经由积分编码的计数卡31通道I输入到工控计算机27，产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡29的一个模拟量输出通道输出到气动比例阀Ⅱ24，调节气动比例阀Ⅱ24的换向和进排气流量，从而控制柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的转动；

——摆动气缸Ⅱ4转动角度控制系统，通过光电编码器Ⅱ5检测摆动法兰盘的转角信号，经由积分编码的计数卡31通道II输入到工控计算机27，产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡29的另一个模拟量输出通道输出到气动比例阀Ⅰ21，D/A转换及I/O卡29的开关输出信号经由开关阀驱动电路28输出到气动两位五通阀20，调节气动两位五通阀20换向和气动比例阀Ⅰ21排气流量，从而控制摆动气缸Ⅱ4法兰盘的转动；

——柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动测量和主动控制系统，通过压电传感器Ⅰ9或加速度传感器Ⅰ10检测柔性梁Ⅰ11的振动信号，通过压电传感器Ⅱ13或加速度传感器Ⅱ14检测柔性梁Ⅱ15的振动信号，经由多通道低频电荷放大器25后，再经过A/D转换卡26输入到工控计算机27，产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡29的其中模拟量输出的两个通道，经过两通道压电放大电路30后分别输出到压电片驱动器Ⅰ8和压电片驱动器Ⅱ12，从而分别抑制柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动。

所述装置进行气动驱动双摆动的控制方法，包括如下步骤：

第一步 利用相应检测元件检测柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的转角信号；

第二步 将步骤一检测的转角信号经积分编码的计数卡31后进入工控计算机27进行处理，并得到相应的转角反馈信号；

第三步 将步骤二得到的转角反馈信号经多通道D/A转换及I/O卡29的两个模拟量输出通道和一个I/O输出通道分别作用到相应的气动比例阀Ⅰ21、气动比例阀Ⅱ24和气动两位五通阀20，进而控制摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4的转动。

该控制方法为多通道的检测和控制，柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动可以分别采用压电片驱动器Ⅰ8和压电片驱动器Ⅱ12抑制，也可采用摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4的伺服动作同时实现转角定位和振动控制。

本发明相对于现有技术具有如下优点和有益效果：

（1）采用双摆动气缸复合驱动压电柔性梁结构，既可使得柔性梁以较大的工作空间上实现定位及指向，又可以通过两只摆动气缸摆动角度的相互补偿来实现柔性梁定点指向，而不受气缸转动的影响。

（2）摆动气缸之一气动回路，采用进出气节流的气动比例阀进行控制，气动回路结构简单，控制精度高。摆动气缸之二的比例阀采用背压排气节流控制方式，在较低气动回路的成本情况下保证角度位置控制精度。

（3）本装置是一个多通道的输入—输出的检测和控制系统，而且各控制之间相互耦合，既有模拟量输出控制，又有开关量控制，既有气动驱动控制，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。

（4）本装置既可以采用单一的SISO组合控制方式，又可以采用MIMO复合控制策略，从而实现压电柔性梁的精确指向控制，为验证多种复杂控制策略提供一个很好的平台。

附图说明

图1是本发明双摆动压电柔性梁装置总体结构示意图。

图中示出：1—摆动气缸Ⅰ，2—光电编码器Ⅰ，3—摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ，4—摆动气缸Ⅱ，5—光电编码器Ⅱ，6—底座，7—摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ，8—压电片驱动器Ⅰ，9—压电传感器Ⅰ，10—加速度传感器Ⅰ，11—柔性梁Ⅰ，12—压电片驱动器Ⅱ，13—压电传感器Ⅱ，14—加速度传感器Ⅱ，15—柔性梁Ⅱ，16—气泵，17—气动三联件，18—气动减压阀，19--气动单向阀，20—气动两位五通阀，21—气动比例阀Ⅰ，22—气动单向节流阀Ⅰ，23—气动单向节流阀Ⅱ，24—气动比例阀Ⅱ，25—低频多路电荷放大器，26—A/D转换卡，27—工控计算机，28—开关阀驱动电路，29—D/A转换及I/O卡，30—压电放大电路，31—积分编码的计数卡。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明，但本发明的实施不限于此。

实施例

如图1所示，柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的一端与摆动气缸Ⅰ1的摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ7连接，另一端自由。摆动气缸Ⅰ1的基座与摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3固定连接，这样摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3可由摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰驱动进行转动。摆动气缸Ⅰ1的摆动法兰盘与光电编码器Ⅰ2的转轴通过联轴器连接，光电编码器Ⅰ2与摆动气缸Ⅰ1的基座都固定连接在摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3上，这样可以检测摆动气缸Ⅰ1转动法兰盘的转角。摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰盘与光电编码器Ⅱ5的转轴通过联轴器连接，光电编码器Ⅱ5与摆动气缸Ⅱ4的基座都固定在底座6上，光电编码器Ⅱ5可以检测摆动气缸Ⅱ4转动法兰盘的转角。

在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的固定端靠近摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ7附近粘贴多片压电陶瓷片，分别作为柔性梁Ⅰ11的压电片驱动器Ⅰ8和压电传感器Ⅰ9，作为柔性梁Ⅱ15压电片驱动器Ⅱ12和压电传感器Ⅱ13。压电片驱动器Ⅰ8和压电片驱动器Ⅱ12分别位于柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15固定端附近长度方向中线上下两侧，在长度方向上距离固定端2.5 cm，在宽度方向上距离上下柔性梁边缘为2 cm，压电传感器Ⅰ9和压电传感器Ⅱ13分别位于柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的固定端宽度方向中线，在长度方向上距离固定端7.5 cm。其中压电传感器Ⅰ9和压电传感器Ⅱ13各为1片，分别用于检测柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动分别作为反馈信号；压电片驱动器Ⅰ8和压电片驱动器Ⅱ12分别由4片压电陶瓷片组成，且分别在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的双面对称粘贴，每面2片，并联连接，分别对柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15进行振动抑制。在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的自由端分别安装一加速度传感器Ⅰ10和加速度传感器Ⅱ14，也可以用来分别检测柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动。

气动元件中气泵16产生的高压气体通过气动三联件17后，分别与三个气动减压阀18和气动比例阀Ⅱ24相连接。三个气动减压阀18分别作为摆动气缸Ⅱ4左右两腔的驱动压力和背压，与一个气动两位五通阀20的三个端口相连，这三个端口中的一个端口、气动单向阀19和气动比例阀Ⅰ21相连接构成系统的排气调节出口，气动两位五通阀20的另外两个端口分别连接气动单向节流阀Ⅰ22和接气动单向节流阀Ⅱ23，气动单向节流阀Ⅰ22和气动单向节流阀Ⅱ23分别与摆动气缸Ⅱ4的左气腔和右气腔连接，构成摆动气缸Ⅱ4的气动通路。气动比例阀Ⅱ24与摆动气缸Ⅰ1的左气腔和右气腔连接，构成摆动气缸Ⅰ1的气动通路。

图1中的虚线连接表示电信号与驱动控制装置的连接图，实线连接表示气动通路连接图。在气动转动平台控制系统中，利用光电编码器Ⅰ2可以检测柔性梁与摆动气缸Ⅰ1转动摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ7相对与摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3 的转角和角速度信息，利用光电编码器Ⅱ5可以检测摆动气缸Ⅱ4的摆动法兰及摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ3相对底座6的转角和角速度信息。

将光电编码器Ⅰ2和光电编码器Ⅱ5分别输出的信号经过积分编码的计数卡31后进入工控计算机27。工控计算机27运行相应控制算法后，利用多通道D/A转换及I/O卡29发送控制信号分别到气动比例阀Ⅰ21和气动比例阀Ⅱ24，并且通过29发送开关信号到开关阀驱动电路28后，控制气动两位五通阀20的开关动作；这样，控制气动的换向和进排气流量，从而分别实现摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4的转动控制。

这里摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4的左气腔和右气腔分别指摆动气缸的两个气腔，摆动气缸Ⅰ1左气腔和右气腔分别为气动比例阀Ⅱ24控制在左位时的进气腔和排气腔；摆动气缸Ⅱ4左气腔和右气腔分别为气动两位五通阀20控制在左位时的进气腔和排气腔。

在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的压电主动控制系统中，利用压电传感器Ⅰ9或者加速度传感器Ⅰ10检测柔性梁Ⅰ11的振动，利用压电传感器Ⅱ13或者加速度传感器Ⅱ14检测柔性梁Ⅱ15的振动，然后通过多通道低频电荷放大器25将微弱电荷信号放大，再通过多通道A/D转换卡26转化后进入工控计算机27；工控计算机27运行相应控制算法后，通过D/A转换及I/O卡29发送控制信号，多通道D/A转换卡29输出的电压信号经过多通道压放大电路30后分别作用到压电片驱动器Ⅰ8和压电片驱动器Ⅱ12上，从而分别实现柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的压电主动振动控制。

本实验装置是一个多输入多输出的试验系统，系统的控制目的是使得柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15稳定、准确、快速的到达预设定的指向工作位置，并且抑制柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动；还可以通过摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4的转动角度相互补偿，实现柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的定指向控制和振动抑制。

在柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15运动至预设定的指向位置过程中，摆动气缸Ⅰ1法兰和摆动气缸Ⅱ4摆动法兰盘的转动会激励柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动。与此同时，摆动气缸Ⅰ1法兰盘的转动同时可以对柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15振动进行主动控制，即使得摆动气缸Ⅰ1法兰盘实现转动定位的同时实现抑制柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的大幅值振动，但双柔性梁的干扰和解耦问题是挑战性的。故而不仅是采用单一的SISO组合控制方式，即柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15主动控制系统、气动转动平台控制系统、气动移动平台控制系统分别单独进行各自的SISO控制。而且是可以采用多样的MIMO复合控制策略，即对柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的振动控制，采用压电驱动器主动控制和摆动气缸Ⅰ1法兰盘同时复合作用，从而实现柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15的主动振动抑制，同时实现柔性梁Ⅰ11和柔性梁Ⅱ15转角定位指向的复合控制策略。

在本实施例中，摆动气缸Ⅰ1和摆动气缸Ⅱ4分别选用日本SMC气动公司生产的型号为MSUB20-180S的摆动气缸Ⅰ1和型号为MSQB100R的摆动气缸Ⅱ4；可选气动两位五通阀20型号为VK3120和气动单向阀19型号为 AK2000，由SMC气动公司生产的；三个气动减压阀18可选用日本SMC气动公司生产的AR2500型气动减压阀；气动节流阀Ⅰ22和气动节流阀Ⅱ23选用日本SMC气动公司生产型号为：AS2211FM-02-08的进气节流式气动单向节流阀。

气动三联件17由空气过滤器(型号：AF30-03)、减压阀(型号：AR25-03)和油雾分离器(型号：AFM30-03)组装在一起，并带有压力表(型号：G36-10-01)一个，由日本SMC气动公司生产；气泵16由上海捷豹压缩机制造有限公司生产的型号为FB-0.017/7的静音空气压缩机；气动比例阀Ⅰ21由日本SMC气动公司生产，型号：ITV2050-212L；气动比例阀Ⅱ24选用日本SMC气动公司生产的型号为VER2000-02比例阀；气动比例阀Ⅰ21和气动比例阀Ⅱ24还需由24V直流电源供电。

光电编码器Ⅰ2和光电编码器Ⅱ5选用日本COPAL公司生产的2048线两相增量式旋转编码器，型号为：RE38-2048-212-1；连接旋转编码器和摆动气缸的联轴器选用型号为DL6×6-D18L25的联轴器；压电传感器Ⅰ9、压电传感器Ⅱ13和压电片驱动器Ⅰ8、压电片驱动器Ⅱ12的压电陶瓷片尺寸为50 mm×15 mm ×1mm，压电陶瓷材料的弹性模量为E_pe=63GPa，d₃₁= -166 pm/V；加速度传感器Ⅰ10、加速度传感器Ⅱ14可选用江苏联能电子技术有限公司生产的压电式加速度传感器，型号为CA-YD-117；低频电荷放大器25可选用江苏联能电子有限公司的YE5850型电荷放大器，共4只，其中两只分别放大压电式加速度传感器Ⅰ10和加速度传感器Ⅱ14检测的电荷信号，另两只放大压电传感器Ⅰ9和压电传感器Ⅱ13检测的电荷信号。经过电荷放大器放大后分别得到输出电压范围在-10V~+10V的模拟量信号。多通道A/D转换数据采集卡26可选用台湾研华科技公司生产的型号为PCL-818HD型多通道A/D转换数据采集卡，A/D转化器的转换精度为12位，电压输入范围设定为±10V；工控计算机27可用研华IPC610机箱，PCA-6006主板，生产单位：台湾研华科技公司，Pentium                                                

 2.4G Intel CPU，显示器（型号：151N 生产单位：韩国三星公司）；多通道D/A转换及I/O卡29可用台湾研华科技公司的型号为PCL-727型D/A转换及I/O卡，可以实现-5~+5V的模拟电压信号输出和多通道I/O信号。

多路压电驱动高压放大器30可选用型号为APEX-PA241DW或APEX-PA240CX 放大器，其研制单位为华南理工大学（在申请人申请的名称为“太空帆板弯曲和扭转模态振动模拟主动控制装置与方法”，申请号为200810027186.4的专利中有详细介绍）。放大倍数可达到52倍，即将 -5V～+5V放大到 -260V～+260V。编码器解算卡31可用台湾研华科技公司生产的型号为PCL-833型编码器计数卡；开关阀驱动电路板28参见中国专利授权号为200810198032.1的发明专利“柱塞式双出杆气液缸与气液联控位置和速度伺服控制装置”。

采用此方案，在控制过程中通过设计友好的人机交互界面可以实时显示相关测量信号和控制信号动态曲线，便于实时观测以及控制的开启和关闭，控制策略参数的修改输入，数据保存等操作，便于实时调试时分析和修改参数。

Claims (6)

1.一种气动驱动双摆动压电柔性梁的装置，其特征在于该装置包括柔性梁本体部分、气动驱动部分和控制部分：

——柔性梁本体部分包括：

柔性梁Ⅰ（11），一端为自由端，另一端为固定端；柔性梁Ⅱ（15），一端为自由端，另一端为固定端；柔性梁Ⅰ（11）与柔性梁Ⅱ（15）平行放置，柔性梁Ⅰ（11）的固定端与柔性梁Ⅱ（15）的固定端通过摆动法兰盘机械连接装置Ⅱ（7）安装在摆动气缸Ⅰ（1）的摆动法兰盘上；

摆动气缸Ⅰ（1）、摆动气缸Ⅱ（4），摆动气缸Ⅰ（1）的基座安装在摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ（3） 上，机械连接装置Ⅰ（3）安装在摆动气缸Ⅱ（4）的摆动法兰盘上，摆动气缸Ⅰ（1）的摆动法兰盘通过联轴器与光电编码器Ⅰ（2）的转轴相连，光电编码器Ⅰ（2）安装在摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ（3）上；摆动气缸Ⅱ（4）安装在底座（6）上，其摆动法兰通过联轴器与固定在底座（6）上的光电编码器Ⅱ（5）的转轴相连；

压电片驱动器Ⅰ（8）、压电传感器Ⅰ（9）分别粘贴在柔性梁Ⅰ（11）的固定端；压电片驱动器Ⅱ（12）、压电传感器Ⅱ（13）分别粘贴在柔性梁Ⅱ（15）的固定端；

加速度传感器Ⅰ（10）安装在柔性梁Ⅰ（11）的自由端，加速度传感器Ⅱ（14）安装在柔性梁Ⅱ（15）的自由端；

——气动驱动部分，由两个气动通路构成，分别用于驱动摆动气缸Ⅰ（1）的摆动和摆动气缸Ⅱ（4）的摆动；

——控制部分，用于处理检测到的柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的转动、振动信号，并做出相应的处理。

2.根据权利要求1所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置，其特征在于所述压电片驱动器Ⅰ（8）由4片压电片在柔性梁Ⅰ（11）的两面对称粘贴构成，每面2片且并联连接；压电片驱动器Ⅱ（12）由4片压电片在柔性梁Ⅱ（15）的两面对称粘贴构成，每面2片且并联连接；所述压电传感器Ⅰ（9）和压电传感器Ⅱ（13）各为1个，分别安装在柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的固定端的宽度方向的中间位置。

3.根据权利要求1所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置，其特征在于所述气动驱动部分的气泵（16）产生的高压气体通过气动三联件（17）稳压后提供气源给两个气动通路：

——气动通路I，高压气体经过气动三联件（17）后与气动比例阀Ⅱ（24）的一个端口连接，气动比例阀Ⅱ（24）的另外两个端口分别与摆动气缸Ⅰ（1）的左气腔和右气腔连接，用于驱动控制摆动气缸Ⅰ（1）的摆动；

——气动通路II，三个气动减压阀（18）与气动三联件（17）连接后，其中两个气动减压阀（18）与气动两位五通阀（20）的两个端口直接连接，另外一个气动减压阀（18）连接气动单向阀（19）后分两路，一路与气动两位五通阀（20）一个端口连接，另一路与气动比例阀Ⅰ（21）连接，构成系统的排气调节出口，气动两位五通阀（20）另外两个端口分别经过气动单向节流阀Ⅰ（22）和气动单向节流阀Ⅱ（23）后与摆动气缸Ⅱ（4）的左气腔和右气腔连接，用于驱动控制摆动气缸Ⅱ（4）的摆动。

4.根据权利要求1—3之一所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的装置，其特征在于所述控制部分包括摆动气缸Ⅰ（1）转动角度控制系统、摆动气缸Ⅱ（4）转动角度控制系统、柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）振动测量和主动控制系统：

——摆动气缸Ⅰ（1）转动角度控制系统，通过光电编码器Ⅰ（2）检测到机械连接装置Ⅱ（7）相对摆动气缸Ⅰ（1）的摆动法兰盘机械连接装置Ⅰ（3）的转角信号，经由积分编码的计数卡（31）通道I输入到工控计算机（27），产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡（29）的一个模拟量输出通道输出到气动比例阀Ⅱ（24），调节气动比例阀Ⅱ（24）的换向和进排气流量，从而控制柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的转动；

——摆动气缸Ⅱ（4）转动角度控制系统，通过光电编码器Ⅱ（5）检测摆动法兰盘的转角信号，经由积分编码的计数卡（31）通道II输入到工控计算机（27），产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡（29）的另一个模拟量输出通道输出到气动比例阀Ⅰ（21），D/A转换及I/O卡（29）的开关输出信号经由开关阀驱动电路（28）输出到气动两位五通阀（20），调节气动两位五通阀（20）换向和气动比例阀Ⅰ（21）排气流量，从而控制摆动气缸Ⅱ（4）法兰盘的转动；

——柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的振动测量和主动控制系统，通过压电传感器Ⅰ（9）或加速度传感器Ⅰ（10）检测柔性梁Ⅰ（11）的振动信号，通过压电传感器Ⅱ（13）或加速度传感器Ⅱ（14）检测柔性梁Ⅱ（15）的振动信号，经由多通道低频电荷放大器（25）后，再经过A/D转换卡（26）输入到工控计算机（27），产生控制信号，经由多通道D/A转换及I/O卡（29）的其中模拟量输出的两个通道，经过两通道压电放大电路（30）后分别输出到压电片驱动器Ⅰ（8）和压电片驱动器Ⅱ（12），从而分别抑制柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的振动。

5.应用权利要求1—4之一所述装置进行气动驱动双摆动的控制方法，其特征在于包括如下步骤：

第一步 利用相应检测元件检测柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的转角信号；

第二步 将步骤一检测的转角信号经积分编码的计数卡（31）后进入工控计算机（27）进行处理，并得到相应的转角反馈信号；

第三步 将步骤二得到的转角反馈信号经多通道D/A转换及I/O卡（29）的两个模拟量输出通道和一个I/O输出通道分别作用到相应的气动比例阀Ⅰ（21）、气动比例阀Ⅱ（24）和气动两位五通阀（20），进而控制摆动气缸Ⅰ（1）和摆动气缸Ⅱ（4）的转动。

6.根据权利要求5所述的气动驱动双摆动压电柔性梁的控制方法，其特征在于该控制方法为多通道的检测和控制，柔性梁Ⅰ（11）和柔性梁Ⅱ（15）的振动可以分别采用压电片驱动器Ⅰ（8）和压电片驱动器Ⅱ（12）抑制，也可采用摆动气缸Ⅰ（1）和摆动气缸Ⅱ（4）的伺服动作同时实现转角定位和振动控制。