【摘要】：運輸貴重易碎物品時,為了防止物品被破壞,一般會采取包裹/填充泡沫等措施,當(dāng)運送的物品有較多時,厚重的包裝加大了被運輸物品體積,在相同空間內(nèi)可運送件數(shù)減少,提高了單件運輸成本。此外航天、工業(yè)、軍事等領(lǐng)域使用的高精度器件運輸過程中有振動要求,普通的包裹/填充等被動減振方式無法滿足這種要求,主動減振方式成為必然的發(fā)展趨勢,主動減振平臺主要是通過消除運輸過程中帶來的一定頻率的振動以達到保護貴重易碎品的目的。本設(shè)計采用主/被動減振結(jié)合的方式將一定頻率的振動信號進行削弱和消除。該設(shè)計主要內(nèi)容包括減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計與仿真、硬件電路設(shè)計、減振控制軟件等部分。設(shè)計中還加入一些被動減振元件,以減去高頻振動信號,使最終的減振平臺有著較寬的頻帶減振特性。針對不同頻段的振動,本文設(shè)計了對應(yīng)的減振模組,通過振動分析軟件對各個模組進行振動仿真,最終將各個模組通過串聯(lián)的方式進行連接,組成了有著主/被動減振功能的平臺。其中在低頻段的減振結(jié)構(gòu)設(shè)計中使用的是運動補償模組,低頻段的振動一般而言振動幅度較大,所以采用電機作為執(zhí)行器。該模組有著四個運動自由度,包括一個平移自由度,三個旋轉(zhuǎn)自由度,通過運動解算,可以實現(xiàn)六個自由度上的振動補償。針對高頻振動信號,本設(shè)計采用壓電陶瓷作為執(zhí)行器,高頻減振模組可以實現(xiàn)三個平移自由度上的主動減振。平臺電控硬件部分以STM32F103RE作為控制器件,針對不同結(jié)構(gòu)的控制需求分別加入三維旋轉(zhuǎn)平臺電機驅(qū)動模組、步進電機光耦隔離控制模組、壓電陶瓷驅(qū)動模組。軟件部分的控制算法采用PID控制算法,在低頻振動控制階段,通過MPU6050姿態(tài)傳感器采樣獲得易碎物品的姿態(tài),控制電機旋轉(zhuǎn)使其姿態(tài)穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)。另外對加速度傳感器所采樣的加速度進行二次積分,得到物品豎直方向的位移,通過控制一維絲桿滑臺的運動,使物品在豎直方向上穩(wěn)定在一定范圍。當(dāng)有高頻振動信號時,采用壓電陶瓷作為執(zhí)行元件,控制其產(chǎn)生頻率相同相位相反的振動信號,與要消除的振動信號相互抵消,達到主動減振的目的。壓電陶瓷的控制方式是0-100V模擬電壓控制,通過外部升壓電路對主控DAC輸出0-3.3V的電壓放大30倍來控制壓電陶瓷的作動距離。最終搭建了整體的主動減振實物平臺,通過實驗驗證了該平臺的減振可行性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH703;TB535.1
【圖文】：

圖 3-2 一維絲桿滑臺為該單自由度振動補償?shù)暮锰幨窃摲N滑滑臺的執(zhí)行器件是步進電機，其有著控制00 步/轉(zhuǎn)，控制脈沖的輸入頻率最高可達達到 360 轉(zhuǎn)/分。根據(jù)絲桿導(dǎo)軌的導(dǎo)程 1，所以其振動頻率響應(yīng)范圍是 0-10Hz，滿結(jié)構(gòu) 3 個旋轉(zhuǎn)自由度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上，每個盤式電機的原因是其有著噪音低、體積小帶來的二次振動，這樣就避免了本來是外它的體積小力矩大，不需要加減速箱，式電機是對旋轉(zhuǎn)自由度進行振動補償?shù)淖?

圖 3-3 三維旋轉(zhuǎn)減振結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計采用的是軟式主動減振的方法，即通過主被該整體減振平臺采用分層式的減振結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)動減振的方法進行振動消除。另外因為一維定的振動，所以有必要在最終放置物品的平行消除。接下來就對這兩種中頻段的主動減減振模組的執(zhí)行器件都是壓電陶瓷。減振模組模組中采用橡膠作為被動減振材料，壓電陶體積很小且沒有固定孔，所以他無法承受拉力了壓電陶瓷特有的固定方式，既可以達到減振全作用到減振上面去。其基本結(jié)構(gòu)如圖 3-4 所

圖 3-3 三維旋轉(zhuǎn)減振結(jié)構(gòu)計是軟式主動減振的方法，即通減振平臺采用分層式的減振結(jié)構(gòu)的方法進行振動消除。另外因動，所以有必要在最終放置物。接下來就對這兩種中頻段的組的執(zhí)行器件都是壓電陶瓷。組采用橡膠作為被動減振材料，小且沒有固定孔，所以他無法承陶瓷特有的固定方式，既可以達到減振上面去。其基本結(jié)構(gòu)如

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本文編號：2755346