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专利号: 2015107461003
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2024-11-12
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种主动平衡耐压装备,其特征在于:包括从内向外依次设置的内层壳,中层支架,外层架套装组成,所述内层壳、中层支架为中心线重合的蛋形结构;所述内层壳与中层支架之间、中层支架与外层架之间均通过一对轴线过内层壳重心的连接轴组件连接,两对连接轴组件的轴线相互垂直且在同一水平面内,使得内层壳与中层支架之间、中层支架与外层架之间分别可以相互转动;其中,每对连接轴组件中,均有一个连接轴组件与步进电机相连用以调节内层壳与中层支架之间、中层支架与外层架之间的相互转动;所述内层壳内部安装有内层壳配重、陀螺仪和加速度计一体传感器及主控系统,所述内层壳配重用于保持内层壳的自平衡,所述陀螺仪和加速度计一体传感器用于感测内层壳的运动状态及倾斜角度,进而通过主控系统控制步进电机以调节内层壳的平衡。

2.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述内层壳与中层支架之间的一对连接轴组件设置在内层壳的长轴上,包括设置在内层壳尖头部一端的第一连接轴组件和远离内层壳尖头部的另一端的第二连接轴组件,所述第二连接轴组件上设有第一步进电机。

3.如权利要求2所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述第一连接轴、第二连接轴焊接在内层壳上,所述第一连接轴与第二连接轴的外侧套设有轴承套,所述第一连接轴、第二连接轴的轴肩与轴承套的内阶梯肩之间固定有圆锥滚子轴承,所述轴承套上通过螺钉连接有轴承端盖,所述轴承端盖与第一连接轴、第二连接轴之间卡有O型密封圈。

4.如权利要求3所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述第二连接轴的远离内层壳的一端设有凹槽并通过键与所述第一步进电机的电机主轴相连,所述第一步进电机设置在电机舱内,所述电机舱连接在第二连接轴的轴承套上。

5.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述中层支架与外层架之间的一对连接轴组件设置在中层支架的短轴上,包括对称设置在中层支架短轴相对两侧的第三连接轴组件和第四连接轴组件,所述第三连接轴组件上设有第二步进电机。

6.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述陀螺仪和加速度计一体传感器为两轴陀螺仪和三轴加速度计一体传感器。

7.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述主控系统包括台达SE系列主机可编程控制器机器配套左侧高速模拟量模块DVP04AD-SL。

8.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述内层壳的外形方程为:

其中, L为长轴,B为短轴。

9.如权利要求1所述的主动平衡耐压装备,其特征在于:所述内层壳采用钛合金材料,由两个对称的半蛋形壳焊接而成,所述中层支架采用钢材焊接构架。

10.如权利要求1-9中任一项所述主动平衡耐压装备的控制方法,其特征在于:包括以下步骤:

(1)当外层架发生晃动而带动内层壳的晃动时,所述陀螺仪和加速度计一体传感器会分别测得内层壳在X,Y方向上的角速度和角加速度,这时陀螺仪和加速度计一体传感器输出的电压就会发生变化,在测量范围内电压值与角速度为一一对应关系,根据所述陀螺仪和加速度计一体传感器输出的电压分别计算得知内层壳在X,Y两个方向上的运动状态以及倾斜角度;

(2)主控系统使用PLC左侧高速A/D模块将采集到的电压模拟量转化为PLC所需要的数字量,通过PLC内部写入的PID程序进行计算,使用两个PID,分别对应内层壳的X、Y两个方向;

(3)将陀螺仪和加速度计一体传感器采集到的信号经过PID程序计算之后,PLC输出相应的脉冲信号,主控系统接收脉冲信号,主控系统通过步进电机驱动装置控制步进电机的旋转方向以及旋转的速度、角度,步进电机按照指令旋转,内层壳与中层支架之间的步进电机带动内层壳旋转,中层支架与外层架之间的步进电机带动中层支架和内层壳旋转,实现内层壳平衡的调节;

(4)在步进电机旋转调节的同时,陀螺仪和加速度计一体传感器还在继续采集内层壳在X,Y两个方向上的运动状态以及倾斜角度,主控系统接收采集到的信息、实现信号的反馈,经过不断循环,使得内层壳维持在平衡稳定状态。