【摘要】：運(yùn)輸貴重易碎物品時(shí),為了防止物品被破壞,一般會(huì)采取包裹/填充泡沫等措施,當(dāng)運(yùn)送的物品有較多時(shí),厚重的包裝加大了被運(yùn)輸物品體積,在相同空間內(nèi)可運(yùn)送件數(shù)減少,提高了單件運(yùn)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(yùn)輸過(guò)程中有振動(dòng)要求,普通的包裹/填充等被動(dòng)減振方式無(wú)法滿足這種要求,主動(dòng)減振方式成為必然的發(fā)展趨勢(shì),主動(dòng)減振平臺(tái)主要是通過(guò)消除運(yùn)輸過(guò)程中帶來(lái)的一定頻率的振動(dòng)以達(dá)到保護(hù)貴重易碎品的目的。本設(shè)計(jì)采用主/被動(dòng)減振結(jié)合的方式將一定頻率的振動(dòng)信號(hào)進(jìn)行削弱和消除。該設(shè)計(jì)主要內(nèi)容包括減振系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真、硬件電路設(shè)計(jì)、減振控制軟件等部分。設(shè)計(jì)中還加入一些被動(dòng)減振元件,以減去高頻振動(dòng)信號(hào),使最終的減振平臺(tái)有著較寬的頻帶減振特性。針對(duì)不同頻段的振動(dòng),本文設(shè)計(jì)了對(duì)應(yīng)的減振模組,通過(guò)振動(dòng)分析軟件對(duì)各個(gè)模組進(jìn)行振動(dòng)仿真,最終將各個(gè)模組通過(guò)串聯(lián)的方式進(jìn)行連接,組成了有著主/被動(dòng)減振功能的平臺(tái)。其中在低頻段的減振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中使用的是運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償模組,低頻段的振動(dòng)一般而言振動(dòng)幅度較大,所以采用電機(jī)作為執(zhí)行器。該模組有著四個(gè)運(yùn)動(dòng)自由度,包括一個(gè)平移自由度,三個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度,通過(guò)運(yùn)動(dòng)解算,可以實(shí)現(xiàn)六個(gè)自由度上的振動(dòng)補(bǔ)償。針對(duì)高頻振動(dòng)信號(hào),本設(shè)計(jì)采用壓電陶瓷作為執(zhí)行器,高頻減振模組可以實(shí)現(xiàn)三個(gè)平移自由度上的主動(dòng)減振。平臺(tái)電控硬件部分以STM32F103RE作為控制器件,針對(duì)不同結(jié)構(gòu)的控制需求分別加入三維旋轉(zhuǎn)平臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)模組、步進(jìn)電機(jī)光耦隔離控制模組、壓電陶瓷驅(qū)動(dòng)模組。軟件部分的控制算法采用PID控制算法,在低頻振動(dòng)控制階段,通過(guò)MPU6050姿態(tài)傳感器采樣獲得易碎物品的姿態(tài),控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)使其姿態(tài)穩(wěn)定在一定區(qū)間內(nèi)。另外對(duì)加速度傳感器所采樣的加速度進(jìn)行二次積分,得到物品豎直方向的位移,通過(guò)控制一維絲桿滑臺(tái)的運(yùn)動(dòng),使物品在豎直方向上穩(wěn)定在一定范圍。當(dāng)有高頻振動(dòng)信號(hào)時(shí),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(dòng)信號(hào),與要消除的振動(dòng)信號(hào)相互抵消,達(dá)到主動(dòng)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(guò)外部升壓電路對(duì)主控DAC輸出0-3.3V的電壓放大30倍來(lái)控制壓電陶瓷的作動(dòng)距離。最終搭建了整體的主動(dòng)減振實(shí)物平臺(tái),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該平臺(tái)的減振可行性。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TH703;TB535.1
【圖文】：

圖 3-2 一維絲桿滑臺(tái)為該單自由度振動(dòng)補(bǔ)償?shù)暮锰幨窃摲N滑滑臺(tái)的執(zhí)行器件是步進(jìn)電機(jī)，其有著控制00 步/轉(zhuǎn)，控制脈沖的輸入頻率最高可達(dá)達(dá)到 360 轉(zhuǎn)/分。根據(jù)絲桿導(dǎo)軌的導(dǎo)程 1，所以其振動(dòng)頻率響應(yīng)范圍是 0-10Hz，滿結(jié)構(gòu) 3 個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上，每個(gè)盤式電機(jī)的原因是其有著噪音低、體積小帶來(lái)的二次振動(dòng)，這樣就避免了本來(lái)是外它的體積小力矩大，不需要加減速箱，式電機(jī)是對(duì)旋轉(zhuǎn)自由度進(jìn)行振動(dòng)補(bǔ)償?shù)淖?

圖 3-3 三維旋轉(zhuǎn)減振結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用的是軟式主動(dòng)減振的方法，即通過(guò)主被該整體減振平臺(tái)采用分層式的減振結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)動(dòng)減振的方法進(jìn)行振動(dòng)消除。另外因?yàn)橐痪S定的振動(dòng)，所以有必要在最終放置物品的平行消除。接下來(lái)就對(duì)這兩種中頻段的主動(dòng)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(dòng)減振材料，壓電陶體積很小且沒(méi)有固定孔，所以他無(wú)法承受拉力了壓電陶瓷特有的固定方式，既可以達(dá)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(jì)是軟式主動(dòng)減振的方法，即通減振平臺(tái)采用分層式的減振結(jié)構(gòu)的方法進(jìn)行振動(dòng)消除。另外因動(dòng)，所以有必要在最終放置物。接下來(lái)就對(duì)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(dòng)減振材料，小且沒(méi)有固定孔，所以他無(wú)法承陶瓷特有的固定方式，既可以達(dá)到減振上面去。其基本結(jié)構(gòu)如

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2755346