CN105680719B - 具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 - Google Patents
具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN105680719B CN105680719B CN201610177370.1A CN201610177370A CN105680719B CN 105680719 B CN105680719 B CN 105680719B CN 201610177370 A CN201610177370 A CN 201610177370A CN 105680719 B CN105680719 B CN 105680719B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- displacement
- operating bar
- mounting plate
- upper mounting
- micro
- 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.)
- Active
Links
- 230000009711 regulatory function Effects 0.000 title claims abstract description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 8
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 88
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims abstract description 18
- 230000006870 function Effects 0.000 claims description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 2
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 abstract description 16
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 238000003384 imaging method Methods 0.000 description 2
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 235000003283 Pachira macrocarpa Nutrition 0.000 description 1
- 241001083492 Trapa Species 0.000 description 1
- 235000014364 Trapa natans Nutrition 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 239000013536 elastomeric material Substances 0.000 description 1
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 235000009165 saligot Nutrition 0.000 description 1
- 230000001629 suppression Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/04—Constructional details
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N2/00—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction
- H02N2/02—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing linear motion, e.g. actuators; Linear positioners ; Linear motors
- H02N2/06—Drive circuits; Control arrangements or methods
Abstract
具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法，该平台由作动杆、下底座、上平台、柔性铰链支撑、二级菱形位移放大机构、压电堆、电涡流位移传感器组成；其中，下底座与上平台通过柔性铰链支撑连接；作动杆的下端固定在下底座上，呈对角线两两分布；作动杆的上端与上平台之间通过柔性铰链连接；作动杆上串联由压电堆与二级菱形位移放大机构组成的压电驱动器；作动杆旁边布置电涡流位移传感器；通过电涡流位移传感器采集上平台的位移信号，通过由压电堆与二级菱形位移放大机构组成的压电驱动器，驱动作动杆沿轴向输出位移，两两对角线布置的压电驱动器协同作动，推动上平台沿对角方向转动，可实现二维指向角度的高精度调节和指向角度微摆动的主动控制。
Description
技术领域
本发明涉及微摆动抑制和指向调节功能技术领域，具体涉及一种具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法。
背景技术
随着卫星通信与对地成像技术的快速发展，对卫星的指向精度和稳定度提出了越来越高的要求。传统的指向调节控制采用的是磁性电机驱动控制，电机驱动控制进行指向调节一般由电机、电机控制器以及调节对象组成。电机驱动控制进行指向调节存在以下缺陷：一、电机驱动设备的重量、体积较大，并且功耗高；二、电机驱动控制指向调节精度不高；三、对于高分辨率成像需求，电机驱动运行过程中无法抑制指向角度的微摆动，指向调节的稳定度低。对于要求结构质量轻量化、小型化、低功耗、指向调节高精度、指向角度微摆动抑制等功能时，传统的电机驱动控制难以满足上述条件。
发明内容
为了解决上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法，该平台既可以实现高精度的指向调节，也可实现微摆动主动控制功能。
为达到以上目的，本发明采用如下技术方案：
具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台，包括下底座1，上平台2，连接在下底座1和上平台2四周的作动杆4，连接在下底座1中心与上平台2中心间的柔性铰链支撑3；作动杆4的下端固定在下底座1上，上端通过柔性铰链与上平台2连接，作动杆4关于平台中心的柔性支撑3对称呈对角线两两分布；作动杆4上串联由压电堆8与二级菱形微位移放大机构5组成的压电驱动器；作动杆4旁边布置电涡流位移传感器9。
所述二级菱形位移放大机构5包括菱形框架的外部位移放大机构6和内部位移放大机构7，内部位移放大机构7套入外部位移放大机构6，外部位移放大机构6的长轴两端分别与内部位移放大机构7的短轴两端通过刚性连接件固定，且内部位移放大机构7的长轴与外部位移放大机构6的长轴相垂直，压电堆8的两端分别与内部位移放大机构7的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态；所述作动杆4固定在外部位移放大机构6的短轴两端。
所述柔性铰链支撑3、作动杆4与上平台2以及下底座1之间的连接均采用螺栓连接。
上述所述的具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台的作动方法，当向压电堆8输入电压控制信号，压电堆8膨胀，二级菱形微位移放大机构5的内部位移放大机构7短轴方向产生输出位移，导致外部位移放大机构6的长轴方向产生输入位移，驱动外部放大机构6的短轴方向产生输出位移，作动杆4产生轴向输出位移，则上平台2会随之有一个角度的偏转；所述电涡流位移传感器9采集上平台2转动产生的位移信号，经过信号转换，反馈到作动杆4中的压电堆8，压电堆8加载电压控制信号后，通过二级菱形微位移放大机构5，驱动作动杆4，继而使作动杆4作用于连接在作动杆上端与上平台2之间的柔性铰链，两两对角线布置的压电驱动器协同作动，推动上平台2沿对角方向转动；由于受到外界的干扰，会使得上平台2产生振动，通过电涡流位移传感器9采集上平台2的振动信号，对信号进行处理以得到控制信号反馈给压电堆8，二级菱形微位移放大机构5会产生一个与振动方向相反的控制力，使振动迅速衰减，从而起到振动主动控制功能的作用。
本发明和现有技术相比，具有如下优点：
1)相比于传统磁性电机驱动控制，压电作动和驱动设备具有重量轻、体积小、功耗低等独特优势。
2)本发明选用压电驱动方式，对指向调节进行闭环控制，从而能够实现高分辨率、高精度的指向调节，并且响应速度快。
3)本发明作动杆上串联二级菱形微位移放大机构，相比于普通菱形位移放大机构，输出位移行程扩大，因此指向调节的角度范围也相应扩大。
4)本发明采用了柔性铰链支撑结构，柔性铰链利用弹性材料微小变形及其自回复的特性，消除传动过程中的空程和机械摩擦，获得超高的位移分辨率，减少了机构的误差。
5)本发明通过设计柔性铰链支撑和作动杆，平台具有二维高精度指向调节与微摆动主动抑制，相比于传统的指向调节、隔振平台，功能多样化。
总之，本发明能够避免传统电机驱动控制的重量大、体积大、功耗高、精度低等缺点，具有重量轻、体积小、功耗低、高精度高稳定度、大量程等优点。
附图说明
图1为本发明作动平台整体结构示意图。
图2为压电驱动器结构示意图。
图3为本发明平台指向调节示意图。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步的详细描述。
如图1所示，本发明具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台，包括下底座1，上平台2，连接在下底座1和上平台2四周的作动杆4，连接在下底座1中心与上平台2中心间的柔性铰链支撑3；作动杆4的下端固定在下底座1上，上端通过柔性铰链与上平台2连接，作动杆4关于平台中心的柔性支撑3对称呈对角线两两分布；作动杆4上串联由压电堆8与二级菱形微位移放大机构5组成的压电驱动器；作动杆4旁边布置电涡流位移传感器9。
如图2所示，所述二级菱形位移放大机构5包括菱形框架的外部位移放大机构6和内部位移放大机构7，内部位移放大机构7套入外部位移放大机构6，外部位移放大机构6的长轴两端分别与内部位移放大机构7的短轴两端通过刚性连接件固定，且内部位移放大机构7的长轴与外部位移放大机构6的长轴相垂直，压电堆8的两端分别与内部位移放大机构7的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态；所述作动杆4固定在外部位移放大机构6的短轴两端。
作为本发明的优选实施方式，所述柔性铰链支撑3、作动杆4与上平台2以及下底座1之间的连接均采用螺栓连接。
本发明平台实现作动的方法：当向压电堆8输入特定的电压控制信号，压电堆8膨胀，二级菱形微位移放大机构5的内部位移放大机构7短轴方向产生输出位移，导致外部位移放大机构6的长轴方向产生输入位移，驱动外部放大机构6的短轴方向产生输出位移，作动杆4产生轴向输出位移，则上平台2会随之有一个角度的偏转。电涡流位移传感器9采集上平台2转动产生的位移信号，经过处理后反馈到压电堆8上的电压信号，利用闭环控制实现精确的角度调节。由于压电堆8可以产生微米量级的作动位移，所以本发明的调节分辨率可以达到微弧级。四个作动杆4协同作动，可以实现两个旋转自由度，其平台指向角度调节范围如图3所示。由于受到外界的干扰，会使得本发明的指向调节平台产生振动，通过电涡流位移传感器9采集平台的振动信号，对信号进行处理以得到控制信号反馈给压电堆8，二级菱形微位移放大机构5会产生一个与振动方向相反的控制力，使振动迅速衰减，从而起到振动主动控制功能的作用。
Claims (3)
1.具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台，其特征在于：包括下底座(1)，上平台(2)，连接在下底座(1)和上平台(2)四周的作动杆(4)，连接在下底座(1)中心与上平台(2)中心间的柔性铰链支撑(3)；作动杆(4)的下端固定在下底座(1)上，上端通过柔性铰链与上平台(2)连接，作动杆(4)关于平台中心的柔性铰链支撑(3)对称呈对角线两两分布；作动杆(4)上串联由压电堆(8)与二级菱形微位移放大机构(5)组成的压电驱动器；作动杆(4)旁边布置电涡流位移传感器(9)；
所述二级菱形位移放大机构(5)包括菱形框架的外部位移放大机构(6)和内部位移放大机构(7)，内部位移放大机构(7)套入外部位移放大机构(6)，外部位移放大机构(6)的长轴两端分别与内部位移放大机构(7)的短轴两端通过刚性连接件固定，且内部位移放大机构(7)的长轴与外部位移放大机构(6)的长轴相垂直，压电堆(8)的两端分别与内部位移放大机构(7)的长轴内侧两端相固定，并始终处于受压状态；所述作动杆(4)固定在外部位移放大机构(6)的短轴两端；
当受到外界的干扰，会使得上平台(2)产生振动，通过电涡流位移传感器(9)采集上平台(2)的振动信号，对信号进行处理以得到控制信号反馈给压电堆(8)，二级菱形微位移放大机构(5)会产生一个与振动方向相反的控制力，使振动迅速衰减，从而起到振动主动控制功能的作用。
2.根据权利要求1所述的具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台，其特征在于：所述柔性铰链支撑(3)、作动杆(4)与上平台(2)以及下底座(1)之间的连接均采用螺栓连接。
3.权利要求1至2任一项所述的具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台的作动方法，其特征在于：当向压电堆(8)输入电压控制信号，压电堆(8)膨胀，二级菱形微位移放大机构(5)的内部位移放大机构(7)短轴方向产生输出位移，导致外部位移放大机构(6)的长轴方向产生输入位移，驱动外部放大机构(6)的短轴方向产生输出位移，作动杆(4)产生轴向输出位移，则上平台(2)会随之有一个角度的偏转；所述电涡流位移传感器(9)采集上平台(2)转动产生的位移信号，经过信号转换，反馈到作动杆(4)中的压电堆(8)，压电堆(8)加载电压控制信号后，通过二级菱形微位移放大机构(5)，驱动作动杆(4)，继而使作动杆(4)作用于连接在作动杆上端与上平台(2)之间的柔性铰链，两两对角线布置的压电驱动器协同作动，推动上平台(2)沿对角方向转动；由于受到外界的干扰，会使得上平台(2)产生振动，通过电涡流位移传感器(9)采集上平台(2)的振动信号，对信号进行处理以得到控制信号反馈给压电堆(8)，二级菱形微位移放大机构(5)会产生一个与振动方向相反的控制力，使振动迅速衰减，从而起到振动主动控制功能的作用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610177370.1A CN105680719B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201610177370.1A CN105680719B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN105680719A CN105680719A (zh) | 2016-06-15 |
| CN105680719B true CN105680719B (zh) | 2017-11-28 |
Family
ID=56224057
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201610177370.1A Active CN105680719B (zh) | 2016-03-24 | 2016-03-24 | 具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN105680719B (zh) |
Families Citing this family (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106229012B (zh) * | 2016-09-09 | 2019-01-29 | 西安交通大学 | 一种大位移高频响三自由度压电驱动精密定位平台 |
| CN107966995B (zh) * | 2017-12-01 | 2021-05-04 | 西安交通大学 | 一种法向电磁应力驱动的角度调节平台及调节方法 |
| CN108109671A (zh) * | 2018-01-11 | 2018-06-01 | 中国工程物理研究院总体工程研究所 | 基于菱形柔性机构的二级位移放大机构 |
| CN108680093B (zh) * | 2018-06-20 | 2023-09-01 | 中国科学院西安光学精密机械研究所 | 一种光学调焦机构中调焦距离测量装置及测量方法 |
| CN109546887B (zh) * | 2018-12-05 | 2020-08-14 | 哈尔滨工业大学 | 一种对称结构压电驱动二维指向调整机构的转动平台角度调节方法 |
| CN110048635B (zh) * | 2019-04-02 | 2020-08-11 | 东华大学 | 一维大行程对称微纳定位及主动隔振装置 |
| CN110296144B (zh) * | 2019-04-26 | 2020-07-21 | 北京航空航天大学 | 一种零刚度柔性铰链 |
| CN110289785B (zh) * | 2019-07-12 | 2021-01-29 | 哈尔滨工业大学 | 一种断电保持三自由度压电指向调整装置及平台控制方法 |
| CN115045938A (zh) * | 2022-03-21 | 2022-09-13 | 北京科技大学 | 一种一体化低频宽带隔振器 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102983777A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-20 | 西安交通大学 | 级联放大式可调步长压电作动器 |
| CN103001531A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-27 | 西安交通大学 | 单压电堆大位移作动器 |
| CN103499977A (zh) * | 2013-07-08 | 2014-01-08 | 西安交通大学 | 一种带有主被动振动控制的角度调节平台 |
| CN103904938A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-02 | 西安交通大学 | 一种通过压电-连杆机构实现扭矩的作动器及方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005006394A (ja) * | 2003-06-11 | 2005-01-06 | Minolta Co Ltd | 圧電素子を用いたアクチュエータの駆動回路 |
-
2016
- 2016-03-24 CN CN201610177370.1A patent/CN105680719B/zh active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102983777A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-20 | 西安交通大学 | 级联放大式可调步长压电作动器 |
| CN103001531A (zh) * | 2012-11-20 | 2013-03-27 | 西安交通大学 | 单压电堆大位移作动器 |
| CN103499977A (zh) * | 2013-07-08 | 2014-01-08 | 西安交通大学 | 一种带有主被动振动控制的角度调节平台 |
| CN103904938A (zh) * | 2014-03-20 | 2014-07-02 | 西安交通大学 | 一种通过压电-连杆机构实现扭矩的作动器及方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN105680719A (zh) | 2016-06-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN105680719B (zh) | 具有微摆动抑制和指向调节功能的作动平台及作动方法 | |
| CN104565191B (zh) | 基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置 | |
| CN102141468B (zh) | 一种二自由度操纵杆驱动试验装置及其控制方法 | |
| CN100392371C (zh) | 一种适用于空间微小推力发动机的推力测量系统 | |
| CN106896851B (zh) | 一种旋转和移动直接驱动的双柔性梁控制装置及方法 | |
| CN103398138B (zh) | 一种阻尼刚度可控的双自由度振动主动控制平台 | |
| CN106314832A (zh) | 基于单轴气浮台的多柔性悬臂梁耦合振动测控装置与方法 | |
| CN104506079B (zh) | 十字形多自由度超声电机 | |
| CN103499977A (zh) | 一种带有主被动振动控制的角度调节平台 | |
| WO2019019718A1 (zh) | 集传感单元和约束元件于一体的二维快速偏转台及方法 | |
| CN108144829A (zh) | 一种刚度可控的正应力电磁式振动平台及控制方法 | |
| CN106423848A (zh) | 扭转弹簧耦合的四短激振电机直线振动筛 | |
| CN205000617U (zh) | 一种手扶式三轮全液压全自动控制激光整平机 | |
| CN110544976A (zh) | 压电自供电组合梁减振装置及其控制方法 | |
| CN107196553A (zh) | 基于可调节预压力放大机构的四通道式压电舵机 | |
| CN211668736U (zh) | 一种减隔震环境模拟实验设备 | |
| CN207036382U (zh) | 基于立体视觉的柔性机械臂振动测量控制装置 | |
| CN104180844A (zh) | 一种电磁驱动式角振动台 | |
| CN102355159A (zh) | 一种共振式直线超声电机及控制方法 | |
| CN108677948A (zh) | 一种土木建筑施工用木桩夯实装置 | |
| CN112213061A (zh) | 一种用于直升机振动主动控制系统的多向激励装置及系统 | |
| CN111993464A (zh) | 一种弹簧耦合旋转多体机械臂系统振动测试装置及方法 | |
| CN107420477B (zh) | 一种基于压电堆驱动器抑制伸缩柔性结构振动装置与方法 | |
| CN114967778B (zh) | 一种基于丝杠驱动的多柔性耦合梁振动控制装置及方法 | |
| CN204437169U (zh) | 基于行星减速器驱动摆动双智能柔性梁装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |