CN102998074A - 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法 - Google Patents

基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102998074A
CN102998074A CN2012105321546A CN201210532154A CN102998074A CN 102998074 A CN102998074 A CN 102998074A CN 2012105321546 A CN2012105321546 A CN 2012105321546A CN 201210532154 A CN201210532154 A CN 201210532154A CN 102998074 A CN102998074 A CN 102998074A
Authority
CN
China
Prior art keywords
displacement platform
flexible beam
fixed
controller
computing machine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN2012105321546A
Other languages
English (en)
Inventor
李威
刘玉飞
杨雪锋
王禹桥
范孟豹
陆文静
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
China University of Mining and Technology CUMT
Original Assignee
China University of Mining and Technology CUMT
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by China University of Mining and Technology CUMT filed Critical China University of Mining and Technology CUMT
Priority to CN2012105321546A priority Critical patent/CN102998074A/zh
Publication of CN102998074A publication Critical patent/CN102998074A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

一种基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法，属于振动测试装置及方法。该测试装置包括操作平台、位移平台、固定支架、柔性梁、压电薄膜传感器、电荷放大器、信号分析系统、计算机及控制器，位移平台固定在操作平台上，位移平台的前部设有固定支架，柔性梁固定在固定支架上，柔性梁上粘贴有压电薄膜传感器，压电薄膜传感器与电荷放大器相连，电荷放大器与信号分析系统相连，信号分析系统与计算机相连，计算机与控制器相连。优点：能够研究电驱动基础平动作用下柔性结构的振动特性，以及振动对基础和执行机构定位和稳定性的耦合作用。能够研究基础平动作用下柔性结构的振动特性以及对定位和稳定性的影响，对结构的优化设计及振动控制具有指导意义。

Description

基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法
技术领域
本发明涉及一种振动测试装置及方法，尤其是一种基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法。
背景技术
柔性结构具有结构紧凑、可靠性高等优点，在航空航天、微机电系统(MEMS)、微定位机械等领域有着广泛的应用。尤其是在航天技术领域，大型化、低刚度和柔性化是航天器结构的一个重要发展趋势。空间机械臂等大型柔性结构作为航天器的柔性附件，可以完成相应的空间操作任务。由于固有模态较低，在受到外界扰动时，极易产生低阶谐振现象，在不加控制的情况下将持续较长时间。通过耦合作用影响航天器姿态的稳定和定向精度；同时，持续的振动会影响空间执行机构的定位精度及结构的使用寿命。
柔性梁是一种典型的柔性结构，在工程中有着广泛的应用。开展柔性梁的振动试验，可以分析柔性结构的振动特性。目前，关于柔性梁的振动特性分析，多数是在基础固定的情况下进行研究。而针对类似附加在航天器上的柔性附件以及微定位机械中完成高精度定位的柔性执行机构的振动，属于基础运动情况下柔性结构的振动情况，现有的实验装置及研究方法难以真实的表征其振动特性，在指导实际结构的优化设计及控制时存在一定的误差。
发明内容
技术问题：本发明的目的是针对已有技术中存在的问题，提供一种结构简单、精度较高的基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法。
技术方案：本发明的一种基础平动柔性梁振动特性测试装置，包括操作平台、位移平台、固定支架、柔性梁、压电薄膜传感器、电荷放大器、信号分析系统、计算机和控制器；位移平台通过固定板用固定螺栓固定在操作平台上，位移平台的前部设有固定支架，位移平台的后部有与控制器导线连接的交流伺服电机，交流伺服电机经联轴器与位移平台内部的丝杠螺母机构相连；位移平台上设有与控制器导线相连的光栅尺；固定支架由底板和设在底板中间部位与底板垂直的竖直板组成，固定支架的底板通过内六角螺栓固定在位移平台上，固定支架的竖直板通过螺栓固定柔性梁，柔性梁上粘贴有压电薄膜传感器，压电薄膜传感器通过导线与电荷放大器相连，电荷放大器通过导线与信号分析系统相连，信号分析系统通过导线与计算机相连，计算机通过导线与控制器相连。
本发明利用上述测试装置进行基础平动柔性梁振动特性测试的方法：
先将位移平台固定在操作平台上，再将固定支架的底板固定在位移平台上，用螺栓将柔性梁固定在固定支架的竖直板上；
通过计算机设定移动的位移或速度值，与计算机相连的控制器将设定的位移或速度量转换为电压信号并进行放大后驱动位移平台上的交流伺服电机，从而驱动位移平台移动，固定在位移平台上的固定支架随位移平台一起移动，同时固定在固定支架的竖直板上的柔性梁一起移动；柔性梁随位移平台一起移动的位移值由位移平台上的光栅尺直接测得并传给控制器，经控制器处理后上传给计算机；
通过压电薄膜传感器检测柔性梁随位移平台一起移动过程中的振动信号并传给电荷放大器，经电荷放大器放大处理后输入信号分析系统，信号分析系统与计算机进行通讯，由计算机分析显示柔性梁移动过程中的振动特性并进行保存输出。
所述所测柔性梁的振动特性为随位移平台平动作用下的振动特性。
所述计算机与控制器之间采用以太网通讯。
有益效果：本发明的基础平动柔性梁振动特性测试装置及测试方法，通过计算机设定信号，经控制器驱动位移平台移动，固定在位移平台上的固定支架随位移平台一起移动，同时带动固定在固定支架的竖直板上的柔性梁一起移动；通过压电薄膜传感器检测柔性梁移动过程中的振动信号，经电荷放大器处理后输入信号分析系统，信号分析系统与计算机通讯，由计算机分析显示柔性梁移动过程中的振动特性。基于此装置及方法，可以开展基础运动下柔性梁的振动试验，弥补现有实验装置及研究方法多局限于基础固定条件下的不足，能够较真实的表征其振动特性。
优点：适用于航空航天、微机电系统(MEMS)及微定位机械等领域中存在的柔性结构或执行机构的振动特性的研究，尤其是能够研究电驱动基础平动作用下柔性结构的振动特性，以及振动对基础和执行机构定位和稳定性的耦合作用。通过振动特性分析，可以指导结构的优化设计及振动控制。利用该测试装置可以研究基础平动作用下柔性结构的振动特性以及对定位和稳定性的影响，对结构的优化设计及振动控制具有一定的指导意义。
附图说明
图1为本发明的测试装置的总体结构示意图。
图中：1、操作平台；2、位移平台；2-1、交流伺服电机；2-2、联轴器；2-3、光栅尺；3、固定支架；3-1、底板；3-2、竖直板；4、内六角螺栓；5、固定板；6、固定螺栓；7、柔性梁；8、螺栓；9、压电薄膜传感器；10、电荷放大器；11、信号分析系统；12、计算机；13、控制器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的一个实施例作进一步的描述：
实施例1：图1中，本发明的基础平动柔性梁振动特性测试装置，包括操作平台1、位移平台2、固定支架3、柔性梁7、压电薄膜传感器9、电荷放大器10、信号分析系统11、计算机12和控制器13，所述位移平台2通过固定板5用固定螺栓6固定在操作平台1上，位移平台2的前部设有固定支架3，位移平台2的后部是与控制器13导线连接的交流伺服电机2-1，交流伺服电机2-1经联轴器2-2与位移平台2内部的丝杠螺母机构相连；所述位移平台2上设有与控制器13导线相连的光栅尺2-3；所述固定支架3由底板3-1和设在底板3-1中间部位与底板3-1垂直的竖直板3-2组成，固定支架3的底板3-1通过内六角螺栓4固定在位移平台2上，固定支架3的竖直板3-2通过螺栓8固定柔性梁7，柔性梁7上粘贴有压电薄膜传感器9，压电薄膜传感器9通过导线与电荷放大器10相连，电荷放大器10通过导线与信号分析系统11相连，信号分析系统11通过导线与计算机12相连，计算机12通过导线与控制器13相连。
所述的位移平台2选用MOTEC平台；所述的电荷放大器10型号为YE5850；所述的信号分析系统11型号为DH5922。
本发明的测试基础平动柔性梁振动特性的方法：
先将位移平台2固定在操作平台1上，再将固定支架3的底板3-1固定在位移平台2上，用螺栓8将柔性梁7固定在固定支架3的竖直板3-2上；
通过计算机12设定移动的位移或速度值，与计算机12相连的控制器13将设定的位移或速度量转换为电压信号并进行放大后驱动位移平台2上的交流伺服电机2-1，从而驱动位移平台2移动，固定在位移平台2上的固定支架3随位移平台2一起移动，同时固定在固定支架3的竖直板3-2上的柔性梁7一起移动；柔性梁7随位移平台2一起移动的位移值由位移平台2上的光栅尺2-3直接测得并传给控制器13，经控制器13处理后上传给计算机12，计算机12与控制器13之间采用以太网通讯；
通过压电薄膜传感器9检测柔性梁7随位移平台2一起移动过程中的振动信号并传给电荷放大器10，经电荷放大器10放大处理后输入信号分析系统11，信号分析系统11与计算机12进行通讯，由计算机12分析显示柔性梁7移动过程中的振动特性并进行保存输出。

Claims (4)

1.一种基础平动柔性梁振动特性测试装置，其特征在于：包括操作平台(1)、位移平台(2)、固定支架(3)、柔性梁(7)、压电薄膜传感器(9)、电荷放大器(10)、信号分析系统(11)、计算机(12)及控制器(13)，位移平台(2)通过固定板(5)用固定螺栓(6)固定在操作平台(1)上，位移平台(2)的前部设有固定支架(3)，位移平台(2)的后部是与控制器(13)导线连接的交流伺服电机(2-1)，交流伺服电机(2-1)经联轴器(2-2)与位移平台(2)内部的丝杠螺母机构相连；位移平台(2)上设有与控制器(13)导线相连的光栅尺(2-3)；固定支架(3)由底板(3-1)和设在底板(3-1)中间部位与底板(3-1)垂直的竖直板(3-2)组成，固定支架(3)的底板(3-1)通过内六角螺栓(4)固定在位移平台(2)上，固定支架(3)的竖直板(3-2)通过螺栓(8)固定柔性梁(7)，柔性梁(7)上粘贴有压电薄膜传感器(9)，压电薄膜传感器(9)通过导线与电荷放大器(10)相连，电荷放大器(10)通过导线与信号分析系统(11)相连，信号分析系统(11)通过导线与计算机(12)相连，计算机(12)通过导线与控制器(13)相连。
2.一种利用权利要求1、2所述测试装置的基础平动柔性梁振动特性的测试方法，其特征在于：
先将位移平台(2)固定在操作平台(1)上，再将固定支架(3)的底板(3-1)固定在位移平台(2)上，用螺栓(8)将柔性梁(7)固定在固定支架(3)的竖直板(3-2)上；
通过计算机(12)设定移动的位移或速度值，与计算机(12)相连的控制器(13)将设定的位移或速度量转换为电压信号并进行放大后驱动位移平台(2)上的交流伺服电机(2-1)，从而驱动位移平台(2)移动，固定在位移平台(2)上的固定支架(3)随位移平台(2)一起移动，同时固定在固定支架(3)的竖直板(3-2)上的柔性梁(7)一起移动；柔性梁(7)随位移平台(2)一起移动的位移值由位移平台(2)上的光栅尺(2-3)直接测得并传给控制器(13)，经控制器(13)处理后上传给计算机(12)；
通过压电薄膜传感器(9)检测柔性梁(7)随位移平台(2)一起移动过程中的振动信号并传给电荷放大器(10)，经电荷放大器(10)放大处理后输入信号分析系统(11)，信号分析系统(11)与计算机(12)进行通讯，由计算机(12)分析显示柔性梁(7)移动过程中的振动特性并进行保存输出。
3.根据权利要求3所述的基础平动柔性梁振动特性的测试方法，其特征在于：所述所测柔性梁(7)的振动特性为随位移平台(2)平动作用下的振动特性。
4.根据权利要求3所述的基础平动柔性梁振动特性的测试方法，其特征在于：所述计算机(12)与控制器(13)之间采用以太网通讯。
CN2012105321546A 2012-12-12 2012-12-12 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法 Pending CN102998074A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105321546A CN102998074A (zh) 2012-12-12 2012-12-12 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2012105321546A CN102998074A (zh) 2012-12-12 2012-12-12 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN102998074A true CN102998074A (zh) 2013-03-27

Family

ID=47926929

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2012105321546A Pending CN102998074A (zh) 2012-12-12 2012-12-12 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102998074A (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103558002A (zh) * 2013-09-23 2014-02-05 广东工业大学 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法
CN103760887A (zh) * 2013-12-24 2014-04-30 兰州空间技术物理研究所 航天器结构电位主动控制装置的验证试验装置及方法
CN104729816A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 北京有色金属研究总院 一种固态储氢系统振动试验装置和方法
CN105136418A (zh) * 2015-09-07 2015-12-09 哈尔滨工业大学 微干扰力矩模拟系统振动特性测试分析装置
CN108180979A (zh) * 2017-12-11 2018-06-19 杨松 部件状态检测的装置及方法
CN110132517A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 华南理工大学 一种多柔性压电梁耦合振动分析控制装置及方法
CN110631790A (zh) * 2019-09-25 2019-12-31 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
CN111993464A (zh) * 2020-08-14 2020-11-27 华南理工大学 一种弹簧耦合旋转多体机械臂系统振动测试装置及方法
CN112051795A (zh) * 2020-08-14 2020-12-08 华南理工大学 一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法
CN112092014A (zh) * 2020-08-14 2020-12-18 华南理工大学 基于弹性基座直线运动的柔性臂振动检测装置及控制方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147634A (ja) * 2006-12-22 2007-06-14 Rikogaku Shinkokai 振動解析の方法および装置ならびにコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN101055219A (zh) * 2007-05-11 2007-10-17 上海大学 模拟智能柔性太空帆板结构振动主动控制试验平台和方法
CN101393463A (zh) * 2008-10-29 2009-03-25 华南理工大学 柔性移动结构低频模态的振动测试及控制装置
CN101476971A (zh) * 2009-01-20 2009-07-08 嘉兴学院 移动质量作用下的悬臂梁动态响应试验台架及其试验装置
CN101498615A (zh) * 2009-01-16 2009-08-05 清华大学 电动式道路模拟振动台

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007147634A (ja) * 2006-12-22 2007-06-14 Rikogaku Shinkokai 振動解析の方法および装置ならびにコンピュータ読み取り可能な記録媒体
CN101055219A (zh) * 2007-05-11 2007-10-17 上海大学 模拟智能柔性太空帆板结构振动主动控制试验平台和方法
CN101393463A (zh) * 2008-10-29 2009-03-25 华南理工大学 柔性移动结构低频模态的振动测试及控制装置
CN101498615A (zh) * 2009-01-16 2009-08-05 清华大学 电动式道路模拟振动台
CN101476971A (zh) * 2009-01-20 2009-07-08 嘉兴学院 移动质量作用下的悬臂梁动态响应试验台架及其试验装置

Cited By (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103558002A (zh) * 2013-09-23 2014-02-05 广东工业大学 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法
CN103558002B (zh) * 2013-09-23 2016-07-06 广东工业大学 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法
CN104729816A (zh) * 2013-12-23 2015-06-24 北京有色金属研究总院 一种固态储氢系统振动试验装置和方法
CN103760887A (zh) * 2013-12-24 2014-04-30 兰州空间技术物理研究所 航天器结构电位主动控制装置的验证试验装置及方法
CN103760887B (zh) * 2013-12-24 2016-07-20 兰州空间技术物理研究所 航天器结构电位主动控制装置的验证试验装置及方法
CN105136418A (zh) * 2015-09-07 2015-12-09 哈尔滨工业大学 微干扰力矩模拟系统振动特性测试分析装置
CN105136418B (zh) * 2015-09-07 2017-10-10 哈尔滨工业大学 微干扰力矩模拟系统振动特性测试分析装置
CN108180979A (zh) * 2017-12-11 2018-06-19 杨松 部件状态检测的装置及方法
CN110132517A (zh) * 2019-05-29 2019-08-16 华南理工大学 一种多柔性压电梁耦合振动分析控制装置及方法
CN110132517B (zh) * 2019-05-29 2023-09-29 华南理工大学 一种多柔性压电梁耦合振动分析控制装置及方法
CN110631790A (zh) * 2019-09-25 2019-12-31 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
CN110631790B (zh) * 2019-09-25 2022-01-25 歌尔科技有限公司 一种穿戴类设备及其检测方法
CN111993464A (zh) * 2020-08-14 2020-11-27 华南理工大学 一种弹簧耦合旋转多体机械臂系统振动测试装置及方法
CN112051795A (zh) * 2020-08-14 2020-12-08 华南理工大学 一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法
CN112092014A (zh) * 2020-08-14 2020-12-18 华南理工大学 基于弹性基座直线运动的柔性臂振动检测装置及控制方法
CN112092014B (zh) * 2020-08-14 2022-02-15 华南理工大学 基于弹性基座直线运动的柔性臂振动检测装置及控制方法
CN111993464B (zh) * 2020-08-14 2024-01-23 华南理工大学 一种弹簧耦合旋转多体机械臂系统振动测试装置及方法
CN112051795B (zh) * 2020-08-14 2024-04-16 华南理工大学 一种弹簧连接的移动多柔性梁耦合振动检测装置及方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102998074A (zh) 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法
CN104589359B (zh) 一种基于振动观测器的柔性机械臂振动控制方法
CN104571173B (zh) 基于丝杆驱动的双移动压电铰接柔性梁振动控制装置
CN104565191B (zh) 基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置
CN108827571B (zh) 两自由度柔性臂振动检测控制装置及方法
Wang et al. A flexure-based kinematically decoupled micropositioning stage with a centimeter range dedicated to micro/nano manufacturing
CN102778895B (zh) 超重环境下精确定位控制系统采用的控制方法
CN109211508B (zh) 一种螺栓连接松动测试系统
CN103323097A (zh) 一种超低频高精度微振动测量系统
CN109211502A (zh) 一种变负载柔性悬臂梁振动主动控制实验系统及实验方法
CN203858118U (zh) 一种减振器耐久性能试验装置
Li et al. A parasitic type piezoelectric actuator with the asymmetrical trapezoid flexure mechanism
CN104678212A (zh) 超磁致伸缩驱动器的静态性能测试系统
CN106855582B (zh) 卫星对日定向驱动装置地面六自由度加载测试系统
CN102072796B (zh) 太阳能电池阵动态测量系统
CN105572588A (zh) 伺服电机检测装置
CN203587304U (zh) 小型工程结构电动伺服缸地震模拟振动台
CN105136418A (zh) 微干扰力矩模拟系统振动特性测试分析装置
CN203037544U (zh) 机械式顶推疲劳试验机
Yang et al. A new motion mode of a parasitic motion principle (PMP) piezoelectric actuator by preloading the flexible hinge mechanism
CN206416155U (zh) 一种基于直线运动单元驱动的并联机构装置
CN203941016U (zh) 一种伺服进给机构性能测试试验装置
CN209878957U (zh) 针对粘滑型直线压电驱动器的测试装置
CN202748225U (zh) 电动力加载负载模拟装置
CN201917497U (zh) 摇摆疲劳试验机

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C12 Rejection of a patent application after its publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20130327