[發(fā)明專利]一種實驗用弓網(wǎng)動態(tài)壓力精確加載裝置及控制方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510901045.0
• 申請日: 2015-12-08
• 公開（公告）號: CN105388760A
• 公開（公告）日: 2016-03-09
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 陳忠華;時光;回立川;郭鳳儀
• 申請（專利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04
• 代理公司: 沈陽東大知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 梁焱

1.一種實驗用弓網(wǎng)動態(tài)壓力精確加載裝置，其特征在于：包括底座、主動滑臺、從動滑臺、驅(qū)動電機(jī)、音圈電機(jī)及受電弓滑板；在所述底座上水平安裝有滑桿，在滑桿上套裝有第一滑塊和第二滑塊，所述主動滑臺安裝在第一滑塊上，所述從動滑臺安裝在第二滑塊上；所述驅(qū)動電機(jī)安裝在底座一側(cè)立板上，驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)軸水平連接有一根絲杠，在絲杠上套裝有絲母，絲母固裝在主動滑臺的立板上；所述音圈電機(jī)安裝在主動滑臺的立板上，在所述從動滑臺上安裝有壓力傳感器，壓力傳感器通過支架立板設(shè)置在從動滑臺上，在壓力傳感器與音圈電機(jī)推桿之間連接有用于傳遞力的彈簧；所述受電弓滑板通過導(dǎo)電螺栓固定安裝在主動滑臺的立板上，在導(dǎo)電螺栓上連接有導(dǎo)電線。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實驗用弓網(wǎng)動態(tài)壓力精確加載裝置，其特征在于：在所述受電弓滑板與主動滑臺的立板之間、導(dǎo)電螺栓與主動滑臺的立板之間均設(shè)置有絕緣層。

3.采用權(quán)利要求1所述的實驗用弓網(wǎng)動態(tài)壓力精確加載裝置的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：啟動驅(qū)動電機(jī)，通過驅(qū)動電機(jī)帶動絲杠轉(zhuǎn)動，并通過絲杠依次帶動絲母、主動滑臺、音圈電機(jī)、彈簧、壓力傳感器、從動滑臺及受電弓滑板移動，直至受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線實現(xiàn)零壓力接觸；

步驟二：建立以音圈電機(jī)的電壓為輸入、受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間壓力為輸出的動態(tài)模型，并以所建立的動態(tài)模型為被控對象；

步驟三：在模型不確定性及外界干擾條件下，利用自適應(yīng)滑模變結(jié)構(gòu)控制算法跟蹤動態(tài)壓力。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的實驗用弓網(wǎng)動態(tài)壓力精確加載裝置的控制方法，其特征在于：步驟二中的動態(tài)模型是根據(jù)音圈電機(jī)回路模型方程及被控對象動力學(xué)方程建立的，而被控對象動力學(xué)方程是根據(jù)牛頓第二定律建立的；

所述的音圈電機(jī)回路模型方程為：

ua=ea+iaRa+LadiadtFe=Bσli]]>

式中，u_a為音圈電機(jī)電樞端電壓，e_a為反電動勢，i_a為音圈電機(jī)內(nèi)部電流，R_a為音圈電機(jī)電樞回路電阻，L_a為音圈電機(jī)電樞回路電感，F(xiàn)_e為電磁力，B_σ為磁場強(qiáng)度，l為音圈電機(jī)線圈導(dǎo)體每匝處在磁場中的平均有效長度，i為電流強(qiáng)度；

所述的被控對象動力學(xué)方程為：

q=Kx-fcFe-klx·=Mx··+Kx]]>

式中，q為受電弓滑板與接觸網(wǎng)導(dǎo)線之間壓力，Kx為彈簧彈力，f_c為摩擦力及黏滯力，F(xiàn)_e為電磁力，為負(fù)載阻力，M為負(fù)載質(zhì)量，K為切換增益，x為彈簧變形量，k_l為彈簧阻尼系數(shù)。