一种空间结构的压电主动抑振杆及其工作方法.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115021610A(43)申请公布日2022.09.06(21)申请号202210589676.3(22)申请日2022.05.26(71)申请人南京航空航天大学地址210016江苏省南京市秦淮区御道街29号(72)发明人祁瑞王亮金家楣原路生(74)专利代理机构江苏圣典律师事务所32237专利代理师刘辉(51)Int.Cl.H02N2/00(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图8页(54)发明名称一种空间结构的压电主动抑振杆及其工作方法(57)摘要本发明公开了一种空间结构的压电主动抑振杆及其工作方法，压电主动抑振杆包含预紧螺帽、预紧梁、支撑梁、螺纹杆、定位杆、压电作动模块和压电传感模块；螺纹杆、定位杆、支撑梁依次同轴固连；压电作动模块包含N个压电作动单元，压电作动单元包含8个四分区压电陶瓷片；预紧梁套在螺纹杆上，其定位盲孔和定位杆间隙配合；预紧螺帽和螺纹杆螺纹相连，使得预紧梁和支撑梁将压电作动模块中N个压电作动单元的各个四分区压电陶瓷片压紧。当受扰产生振动时，根据压电传感器产生的传感信号激发压电作动模块工作，使二者振动与受扰振动频率一致且方向相反，即可实现主动抑振，本发明可靠性强、通用性高、具有良好的抗电磁干扰性能和应用前景。CN115021610ACN115021610A权利要求书1/1页1.一种空间结构的压电主动抑振杆，其特征在于，包含预紧螺帽、预紧梁、支撑梁、螺纹杆、定位杆、压电作动模块和压电传感模块；所述支撑梁、预紧梁为横截面形状相同的圆柱体；所述螺纹杆、定位杆、支撑梁依次同轴固连，且横截面面积依次增大；所述预紧梁的一个端面中心设有和所述定位杆相配合的定位盲孔，且定位盲孔中心设有和供所述螺纹杆穿过的通孔；所述压电作动模块包含N个压电作动单元；所述压电作动单元包含8个四分区压电陶瓷片；所述四分区压电陶瓷片为和支撑梁横截面形状相同的圆形，中心设有供定位杆穿过的通孔，包含依次首位相连的第一至第四分区；所述第一至第四分区为形状相同的扇形分区，均沿着厚度方向极化，且相邻分区的极化方向相反；所述8个四分区压电陶瓷片依次层叠，使得其第一至第四分区一一对应层叠；相邻四分区压电陶瓷片中同一分区的极化方向相反；所述N个压电作动单元依次层叠套在所述定位杆上，且不同压电作动单元中四分区压电陶瓷片的第一至第四分区一一对应层叠；所述预紧梁套在所述螺纹杆上，其定位盲孔和所述定位杆间隙配合；所述预紧螺帽和所述螺纹杆螺纹相连，使得预紧梁和支撑梁将压电作动模块中N个压电作动单元的各个四分区压电陶瓷片压紧；所述支撑梁靠近压电作动模块一端的侧壁上周向均匀设有第一至第四安装凹槽，所述第一至第四安装凹槽一一对应设置在所述N个压电作动单元中四分区压电陶瓷片第一至第四分区的角平分面上；所述压电传感模块包含第一至第四压电传感器；所述第一至第四压电传感器一一对应设置在所述第一至第四安装凹槽内，用于感应其所在处的受力大小。2.基于权利要求1所述的空间结构的压电主动抑振梁的工作方法，其特征在于，包含以下步骤：所述第一至第四压电传感器发出的传感信号与其受扰振动的频率相等、相位相同；当压电传感器模块发出了传感信号，则表明空间结构的压电主动抑振杆发生了振动；分别给压电作动模块第一、第二、第三、第四分区施加激励信号A、B、C、D，其中，激励信号A和第一压电传感器发出的传感信号频率相同、相位一致且方向相反，激励信号B和第二压电传感器发出的传感信号频率相同、相位一致且方向相同，激励信号C和第三压电传感器发出的传感信号频率相同、相位一致且方向相反，激励信号D和第四压电传感器发出的传感信号频率相同、相位一致且方向相同。2CN115021610A说明书1/5页一种空间结构的压电主动抑振杆及其工作方法技术领域[0001]本发明涉及压电作动领域和机械振动控制领域，尤其涉及一种空间结构的压电主动抑振杆及其工作方法。背景技术[0002]空间结构不可避免受到由模块组装引入的频繁碰撞冲击、空间机器人操作、航天姿态调整等扰动，再加上该阶段结构柔性越来越大，结构振动问题愈发突出，导致激发空间结构的动态响应发生不同模态的振动，而空间环境并无外部阻尼，空间结构内部阻尼很小，需要对振动进行抑制。[0003]现阶段针对空间结构振动控制研究和应用分为被动和主动控制，被动抑振通过阻尼等方式，具有结构简单的优点，但其缺乏通用性、适应能力差，难以满足空间结构不断变化的振动控制或性能要求；主动控制具有较强的适应能力，而压电主动抑振以其低成本、响应快、轻量化等优势在空间结构抑振中发挥重要作用，但目前压电主动抑振技术的控制较复杂，难以针对不同振动类型进行抑制。[0004]本发明针对不同振动类型进行抑制，并且不受振动模态的阶数限制，同时抑制效果显著，采用压电