[發明專利]電動伺服機構負載模擬系統及其模擬方法

有效

• 申請號: 201610771926.X
• 申請日: 2016-08-30
• 公開（公告）號: CN106323618B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 延皓;李長春;董立靜;張金英;黃靜;楊雪松;李磊;劉沁
• 申請（專利權）人: 北京交通大學
• 主分類號: G01M13/00
• 分類號: G01M13/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 陳英俊;張寧

本發明提供一種電動伺服機構負載模擬系統及其模擬方法，模擬系統包括底座，安裝在底座上的被測伺服機構和力矩加載機構，依次設置在被測伺服機構和力矩加載機構之間的剛度模擬機構、摩擦模擬機構、慣量模擬機構和扭矩傳感器以及用于測量力矩加載機構位置和速度的角度傳感器和中央處理單元，剛度模擬機構與所述被測伺服機構的轉子連接，通過被測伺服機構的旋轉帶動剛度模擬機構擺動，摩擦模擬機構、慣量模擬機構和力矩加載機構位于同一主軸上，分別模擬摩擦負載、慣量負載和彈性負載，中央處理單元接收扭矩傳感器和角度傳感器的檢測信號，判斷不同負載工況下的轉動慣量、剛度以及轉動速度和模擬位置力矩參數指標是否達到性能測試要求。

技術領域

本發明涉及機電系統實驗設施領域，更具體地，涉及一種電動伺服機構負載模擬系統，用于模擬飛行器舵機伺服機構的機械結構力學特性以及在飛行過程中舵機承受的氣動鉸鏈力矩。

背景技術

目前，國內外研制的各種負載模擬試驗臺大多是采用液壓馬達或液壓缸作為執行機構的電液伺服控制系統，主要用于大轉矩、大功率的負載模擬領域，且電液伺服系統還有能量損失大，管路復雜，購置費用昂貴，抗污染能力差的缺點。因此，電機伺服系統被應用到負載模擬試驗臺的研制中，從而形成了電動負載模擬試驗臺系統，它具有成本低、方便維護等優點。

不過目前國內的電動負載模擬試驗臺采用直流力矩電機作為執行機構，其額定加載能力一般低于100Nm，只能滿足小轉矩、低功率的負載模擬要求。并且隨著對于額定加載能力要求的提高，直流力矩電機轉動慣量進一步增大不利于轉矩系統對于響應速度的要求。

并且目前大多的電動負載模擬試驗臺采用的是“加載執行機構-轉矩傳感器-被加載伺服機構”的結構，這種結構雖然益于實現，但是常見的慣性負載、摩擦負載、彈性負載需要全部由加載執行機構來實現，提高了控制難度。并且由于加載端與被加載端剛性連接，不利于對加載系統多余力的抑制。

發明內容

鑒于上述問題，本發明的目的是提供一種適用于大摩擦力矩長時間工作的摩擦力矩加載裝置及其加載方法。

根據本發明的一個方面，提供一種電動伺服機構負載模擬系統，包括底座，安裝在底座上的被測伺服機構和力矩加載機構，依次設置在所述被測伺服機構和力矩加載機構之間的剛度模擬機構、摩擦模擬機構、慣量模擬機構和扭矩傳感器以及角度傳感器和中央處理單元，其中，所述剛度模擬機構與所述被測伺服機構的轉子連接，通過被測伺服機構的旋轉帶動剛度模擬機構擺動；所述摩擦模擬機構、慣量模擬機構和力矩加載機構位于同一主軸上，分別模擬摩擦負載、慣量負載和彈性負載；所述角度傳感器設置在所述力矩加載機構上，用于測量力矩加載機構位置和速度；所述中央處理單元接收扭矩傳感器和角度傳感器的檢測信號，判斷不同負載工況下的轉動慣量、剛度以及轉動速度和模擬位置力矩參數指標是否達到性能測試要求。

根據本發明的另一個方面，提供一種電動伺服機構負載模擬方法，包括：將剛度模擬機構、摩擦模擬機構、慣量模擬機構、扭矩傳感器、力矩加載機構按照相互之間的連接關系固定在底座上；將被測伺服機構安裝在所述底座上；根據伺服機構在某一負載工況下的轉動慣量、剛度以及轉動速度和模擬位置力矩參數指標分別調整剛度模擬機構的剛度、摩擦模擬機構的摩擦力、慣量模擬機構的轉動慣量以及力矩加載機構的輸出轉矩；被測伺服電機開始轉動，電動伺服機構負載模擬系統運行，通過角度傳感器和扭矩傳感器的測量數據判斷加載精度指標是否達到性能測試要求，如果沒有達到所述性能測試要求，則返回上面一個步驟，直到達到性能測試要求。

本發明所述電動伺服機構負載模擬系統在有限的體積下，模擬多重機械負載，包括慣性負載、彈性負載、摩擦負載，來滿足不同伺服機構的測試要求。

附圖說明

通過參考以下具體實施方式內容并且結合附圖，本發明的其它目的及結果將更加明白且易于理解。在附圖中：

圖1是本發明所述電動伺服機構負載模擬系統的構成框圖；