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一种三自由度低频振动试验装置

阅读:1072发布:2020-06-02

专利汇可以提供一种三自由度低频振动试验装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供一种三 自由度 低频振动试验装置,其包括控制系统、功放系统、液压系统和振动平台,振动平台设置有 传感器 ,控制系统包括MIMO 控制器 和 伺服控制器 控制器用于输出和接受振动 信号 并实现振动平台振动控制;控制系统生成驱动 电压 信号,经功放系统后输入液压系统,液压系统与振动平台相连,使振动平台产生振动,传感器检测振动响应并将响应反馈至控制系统;控制系统包括MIMO控制器和伺服控制器,MIMO控制器与伺服控制器相连;振动平台为三自由度低频振动平台,振动平台包括液压油缸、 静压 轴承 、振动 台面 、传感器和台面保护装置。本发明的系统可以进行低频工作,其 频率 范围为0.5Hz~200Hz,实时操作方便,并且能够真实模拟舰载装备三自由度实际使用环境。,下面是一种三自由度低频振动试验装置专利的具体信息内容。

1.一种三自由度低频振动试验装置,其特征在于:其包括控制系统、功放系统、液压系统和振动平台,所述振动平台设置有传感器,所述控制系统包括MIMO控制器伺服控制器,所述MIMO控制器与伺服控制器通讯连接,控制器用于输出和接受振动信号并实现振动平台振动控制;
所述控制系统生成驱动电压信号,经所述功放系统后输入所述液压系统,所述液压系统与所述振动平台相连,使所述振动平台产生振动,所述传感器检测振动响应并将响应反馈至所述控制系统;
所述振动平台为三自由度低频振动平台,所述振动平台包括液压油缸、静压轴承、振动台面、传感器和台面保护装置,所述液压油缸通过静压轴承振动台面的底部连接,所述液压油缸固定在地面上,所述液压油缸、所述静压轴承以及台面保护装置三者形成一个三支撑结构;所述传感器包括加速度传感器和位移传感器,所述加速度传感器位于振动台面上靠近静压轴承处,所述振动台面通过加速度传感器与所述控制系统中的MIMO控制器相连,所述位移传感器设置于液压油缸内,所述液压油缸通过位移传感器与所述控制系统中的伺服控制器相连,所述台面保护装置与所述振动台面的侧面连接。
2.根据权利要求1所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:所述液压油缸、所述静压轴承以及台面保护装置的数量均为三个。
3.根据权利要求1所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:振动台面为整体合金网状框架结构。
4.根据权利要求3所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:所述振动台面的振动频率的范围为0.5Hz~200Hz。
5.根据权利要求1所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:台面保护装置包括支架、球绞、支撑杆和转接板,所述支架固定在地面,通过球绞与支撑杆一端相连,支撑杆另一端通过球绞与转接板相连,转接板与振动台面相应侧面连接。
6.根据权利要求2所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:三个台面保护装置均与所述振动台面连接,三个台面保护装置包括第一台面保护装置、第二台面保护装置以及第三台面保护装置,所述台面保护装置连接在振动台面的一个侧面,所述第二台面保护装置和第三台面保护装置分别安装在与所述第一台面装置所在侧面垂直的两个侧面,在系统工作时,三个台面保护装置有效控制所述振动台面的倾斜,并实现所述振动台面的三自由度振动。
7.根据权利要求1所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:所述功放系统包括PLC、故障采集模、逻辑故障采集模块、人机交互单元以及电气控制单元,PLC通过处理故障采集模块和逻辑故障采集模块采集数据,通过电气控制单元控制液压油缸的参数,并且通过人机界面HMI24进行显示反馈,对数据进行实时监控。
8.根据权利要求1所述的三自由度低频振动试验装置,其特征在于:所述液压系统包括油箱、主系统、循环冷却过滤系统、油箱检测单元、蓄能器以及高压过滤系统,所述油箱为液压系统储油,主泵系统从油箱中取油,经高压过滤系统给振动平台供油,回油经循环冷却过滤系统冷却过滤后,回到油箱,所述油箱检测单元实时监测油箱中的液位及油温,所述蓄能器用于调节管路压波动

说明书全文

一种三自由度低频振动试验装置

技术领域

[0001] 本发明涉及振动试验技术领域,更为具体地,本发明涉及一种三自由度低频振动试验装置。

背景技术

[0002] 现有舰载武器装备真实经历的是多自由度低频运动或振动环境。随着舰载武器装备的更新,需求相应的真实模拟振动环境更多元化。为了更真实的模拟舰载武器装备面临的真实运动或振动环境,振动试验设备的自主研发成为发展的重要趋势,该装备能够模拟舰载装备经历的倾斜和摇摆等低频运动或振动环境。
[0003] 目前国内尚没有更好的此类装置,尤其是推大,多自由度,且工作频率低的低频运动或振动试验装置。

发明内容

[0004] 针对现有技术中存在的不足之处,本发明的目的在于提供一种三自由度低频运动或振动试验装置,其为一种多维振动试验装置,用于装备振动试验的三自由度低频振动试验,能够实现包括一个平动、两个转动的三自由度运动或振动控制,相比于现有的振动台,能够提供更精细的三自由度振动。
[0005] 本发明的技术方案如下:
[0006] 具体地,本发明提供一种三自由度低频振动试验装置,其包括控制系统、功放系统、液压系统和振动平台,所述振动平台设置有传感器,所述控制系统包括MIMO控制器伺服控制器,所述MIMO控制器与伺服控制器通讯连接,所述控制器用于输出和接受振动信号并实现振动平台振动控制;
[0007] 所述控制系统生成驱动电压信号,经所述功放系统后输入所述液压系统,所述液压系统与所述振动平台相连,使所述振动平台产生振动,所述传感器检测振动响应并将响应反馈至所述控制系统;
[0008] 所述振动平台为三自由度低频振动平台,所述振动平台包括液压油缸、静压轴承、振动台面、传感器和台面保护装置,所述液压油缸通过静压轴承与振动台面的底部连接,所述液压油缸固定在地面上,所述液压油缸、所述静压轴承以及台面保护装置三者形成一个三支撑结构;所述传感器包括加速度传感器和位移传感器,所述加速度传感器位于振动台面上靠近静压轴承处,所述振动台面通过加速度传感器与所述控制系统中的MIMO控制器相连,所述位移传感器设置于液压油缸内,所述液压油缸通过位移传感器与所述控制系统中的伺服控制器相连,所述台面保护装置与所述振动台面的侧面连接。
[0009] 优选地,所述液压油缸、所述静压轴承以及台面保护装置的数量均为三个。
[0010] 优选地,振动台面为整体合金网状框架结构。
[0011] 优选地,所述振动台面的振动频率的范围为0.5Hz~200Hz。
[0012] 优选地,台面保护装置包括支架、球绞、支撑杆和转接板,所述支架固定在地面,通过球绞与支撑杆一端相连,支撑杆另一端通过球绞与转接板相连,转接板与振动台面相应侧面连接。
[0013] 优选地,三个台面保护装置均与所述振动台面连接,三个台面保护装置包括第一台面保护装置、第二台面保护装置以及第三台面保护装置,所述台面保护装置连接在振动台面的一个侧面,所述第二台面保护装置和第三台面保护装置分别安装在与所述第一台面装置所在侧面垂直的两个侧面,在系统工作时,三个台面保护装置有效控制所述振动台面的倾斜,并实现所述振动台面的三自由度振动。
[0014] 优选地,所述功放系统包括PLC、故障采集模、逻辑故障采集模块、人机交互单元以及电气控制单元,PLC通过处理故障采集模块和逻辑故障采集模块采集数据,通过电气控制单元控制液压油缸的参数,并且通过人机界面HMI24进行显示反馈,对数据进行实时监控。
[0015] 优选地,所述液压系统包括油箱、主系统、循环冷却过滤系统、油箱检测单元、蓄能器以及高压过滤系统,所述油箱为液压系统储油,主泵系统从油箱中取油,经高压过滤系统给振动平台供油,回油经循环冷却过滤系统冷却过滤后,回到油箱,所述油箱检测单元实时监测油箱中的液位及油温,所述蓄能器用于调节管路压力波动
[0016] 与现有技术相比,本发明的优点在于:
[0017] 1、本发明设置有振动平台为三自由度低频振动平台,能够实现包括一个平动、两个转动的三自由度运动或振动控制;本发明与其他现有的振动试验台相比,能提供更大的推力。
[0018] 2、本发明的三自由度低频振动系统可以进行低频工作,其频率范围为0.5Hz~200Hz,实时操作方便,并且能够真实模拟舰载装备三自由度实际使用环境。
附图说明
[0019] 图1为根据本发明的三自由度低频振动试验装置的系统示意图;
[0020] 图2为根据本发明的三自由度低频振动试验装置的振动平台的结构示意图;
[0021] 图3为根据本发明的台面保护装置的结构示意图;
[0022] 图4为根据本发明的三自由度低频振动试验装置的功放系统示意图;
[0023] 图5为根据本发明的三自由度低频振动试验装置的液压系统示意图。

具体实施方式

[0024] 以下,参照附图以及具体实施方式对本发明的实施方式、具体结构以及工作原理进行说明。
[0025] 如图1所示为根据本发明实施例的三自由度低频振动试验装置,其包括控制系统1、功放系统2、液压系统3和振动平台4。
[0026] 控制系统1生成驱动电压信号经功放系统2后输入液压系统3,液压系统3与振动平台4相连,使振动平台4产生振动,同时振动平面4上的响应反馈给控制系统1,从而实现振动控制。
[0027] 优选地,控制系统1包括MIMO控制器11和伺服控制器12。MIMO控制器11与伺服控制器12通讯,MIMO控制器11与伺服控制器12能够输出和接受振动信号,实现振动平台4的振动控制。
[0028] 优选地,如图2所示,振动平台4为三自由度低频振动平台。
[0029] 优选地,振动平台4包括液压油缸41、静压轴承42、振动台面43、传感器44、以及台面保护装置45。
[0030] 优选地,在本实施例中,液压油缸41的数量为三个。
[0031] 优选地,在本实施例中,静压轴承42的数量为三个。
[0032] 优选地,在本实施例中,振动台面43为整体铝合金网状框架结构。在其余实施例中,也可以为其他整体结构。
[0033] 优选地,在本实施例中,传感器44的数量为三套,每套传感器包括一个加速度传感器441和一个位移传感器442。
[0034] 优选地,台面保护装置45的数量为三个,台面保护装置45包括支架451、球绞452、支撑杆453和转接板454,在系统工作时,台面保护装置45能够有效的控制振动台面43的倾斜。液压油缸41通过静压轴承42与振动台面43底部连接,三点呈三角形支撑。
[0035] 传感器44中的加速度传感器441位于振动台面43上靠近静压轴承42处,加速度传感器441与MIMO控制器11连接;传感器44中的位移传感器442位于液压油缸41内,位移传感器442与伺服控制器12连接。
[0036] 优选地,如图2所示,台面保护装置45与振动台面43连接,三个台面保护装置45中的其中一个连接在振动台面43的一侧,另外二个台面保护装置45分别安装在与之前一个台面保护装置所在的侧面垂直的两个侧面,三个台面保护装置45的安装方向相同。
[0037] 优选地,如图3所示,台面保护装置45中的支架451固定在地面,通过球绞452与支撑杆453一端相连,支撑杆453另一端通过球绞452与转接板454相连,转接板454与振动台面43的相应侧面连接。
[0038] 更为具体地,三自由度低频振动试验装置包括1套控制系统、1套功放系统、1套液压系统和1个三自由度低频振动平台。
[0039] 控制系统包括1套MIMO控制器和1套伺服控制器。振动平台包括3个液压油缸、3个静压轴承、1个振动台面、3套传感器以及3个台面保护装置。传感器包括1套加速度传感器和1套位移传感器。
[0040] MIMO控制器驱动电压信号通过伺服控制器,经功放系统和液压系统后,驱动3个液压油缸。3个液压油缸通过3个静压轴承使振动台面产生振动,台面保护装置对振动台面进行保护,同时实现振动台面的三自由度振动;高频振动时,振动台面控制点上的加速度响应,反馈给MIMO控制器;低频振动时,液压油缸控制点上的位移响应,通过伺服控制器反馈给MIMO控制器;MIMO控制器对响应的参数(如幅值等)进行比较和修正,使MIMO控制器的驱动信号产生的响应符合试验条件的要求。台面保护装置与振动台面侧面连接,在系统工作时,台面保护装置有效控制振动台面的倾斜,同时实现振动台面的三自由度振动。
[0041] 如图4所示,示出了根据本发明的功放系统的工作原理示意图。
[0042] 其中,功放系统2包括PLC21、故障采集模块22、逻辑故障采集模块23、HMI(人机交互单元)24以及电气控制单元25。
[0043] 优选地,PLC21通过处理故障采集模块22和逻辑故障采集模块23采集数据,通过电气控制单元25控制液压油缸41的参数,例如振幅,并且通过人机界面HMI24进行显示反馈,对数据进行实时监控。
[0044] 图5中示出了根据本发明的液压系统的工作原理示意图。
[0045] 其中,液压系统包括油箱31,主泵系统32,循环冷却过滤系统33,油箱检测34,蓄能器35,高压过滤系统36。
[0046] 优选地,油箱31为液压系统储油,主泵系统32从油箱31中取油,经高压过滤系统36给振动平台4供油。
[0047] 优选地,回油经循环冷却过滤系统33冷却过滤后,回到油箱31。
[0048] 优选地,油箱检测单元34实时监测油箱31中的液位及油温,保证系统的正常工作。
[0049] 优选地,蓄能器35调节管路压力波动。
[0050] 下面结合具体实施步骤对本发明的工作原理进行进一步描述:
[0051] 在振动试验前检查电源、电设施及操作系统连接。打开系统电源,系统正常后,按顺序依次打开相应开关,连接振动控制系统后启动振动控制系统。
[0052] 将功放系统与MIMO控制器连接,计算机接通电源后,自动载入振动控制系统,开始振动试验。
[0053] 首次进行试验时,需要创建新试验文件,进入试验程序文件设置窗口,分别设置通用参数、控制参数、停机参数、数据储存参数和系统参数设置,随后启动振动试验模式。若选择现有试验程序文件,可直接进入振动试验运行。
[0054] PLC21通过处理故障采集模块22和逻辑故障采集模块23采集数据,通过电气控制单元25控制液压油缸41的参数,例如振幅,并且通过人机界面HMI24进行显示反馈,对数据进行实时监控。
[0055] 1、本发明设置有振动平台为三自由度低频振动平台,能够实现包括一个平动、两个转动的三自由度运动或振动控制;本发明与其他现有的振动试验台相比,能提供更大的推力。
[0056] 2、本发明的三自由度低频振动系统可以进行低频工作,其频率范围为0.5Hz~200Hz,实时操作方便,并且能够真实模拟舰载装备三自由度实际使用环境。
[0057] 以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
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