[發(fā)明專利]四點(diǎn)接觸球軸承跑合裝置及控制方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811589639.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-25
• 公開（公告）號(hào): CN109632304B
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳銳;黃慶成;劉松波;劉鵬;朱海龍;唐降龍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G01M13/04
• 分類號(hào): G01M13/04;G05B11/42
• 代理公司: 哈爾濱市文洋專利代理事務(wù)所(普通合伙) 23210
• 代理人: 王艷萍

本發(fā)明公開了四點(diǎn)接觸球軸承跑合裝置及控制方法，包括負(fù)載加載伺服電機(jī)、軸承驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、摩擦力矩傳感器、負(fù)載力傳感器和真空度傳感器，負(fù)載加載伺服電機(jī)通過轉(zhuǎn)速反饋至驅(qū)動(dòng)控制模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)控制模塊數(shù)據(jù)和指令至數(shù)據(jù)處理模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊還驅(qū)動(dòng)軸承驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，在數(shù)據(jù)采集與處理過程中采用了模糊控制算法，雖然常規(guī)PID控制算法對(duì)一般信號(hào)的響應(yīng)能得到比較理想的結(jié)果，但是響應(yīng)復(fù)雜信號(hào)時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大誤差，很難滿足系統(tǒng)的控制需求。而模糊控制算法系統(tǒng)響應(yīng)誤差小，暫態(tài)過程短，系統(tǒng)穩(wěn)定，控制效果好，滿足了跑合裝置的需求。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及到控制力矩陀螺用四點(diǎn)接觸球軸承跑合，特別涉及四點(diǎn)接觸球軸承跑合裝置及控制方法。

背景技術(shù)

控制力矩陀螺用四點(diǎn)接觸球軸承采用MoS2基濺射固體潤滑膜，在裝入整機(jī)之前需要對(duì)軸承進(jìn)行跑合。跑合時(shí)與軸承相配的軸和軸承座的配合間隙、鎖緊螺母的鎖緊力矩和軸承驅(qū)動(dòng)件重量等都會(huì)對(duì)軸承內(nèi)部的配合及摩擦力矩造成一定影響，需要對(duì)軸承進(jìn)行外部加載并測(cè)量摩擦力矩的變化。四點(diǎn)接觸球軸承加載和跑合系統(tǒng)根據(jù)用戶的指令對(duì)兩個(gè)軸承進(jìn)行驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)加載，實(shí)時(shí)采集兩個(gè)軸承的摩擦力矩和加載力等數(shù)據(jù)，并對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。設(shè)計(jì)過程中充分考慮了系統(tǒng)的可靠性，安全性和維護(hù)性要求

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，充分考慮了模塊化設(shè)計(jì)，整個(gè)系統(tǒng)共包含七個(gè)模塊，即軸承安裝模塊、軸承加載模塊、加載載荷測(cè)量模塊、摩擦力矩測(cè)量模塊、跑合驅(qū)動(dòng)模塊、真空系統(tǒng)模塊、數(shù)據(jù)采集與處理模塊。這樣設(shè)計(jì)的目的是以少變應(yīng)多變，降低維護(hù)成本，提高系統(tǒng)的可維護(hù)性。在模塊化設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，加入了安全性設(shè)計(jì)和可靠性設(shè)計(jì)，包括軟硬件的安全性和電源的可靠性設(shè)計(jì)，這些設(shè)計(jì)理念都為系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運(yùn)行打下了良好的基礎(chǔ)。

地面測(cè)控裝置作為衛(wèi)星零部分部件測(cè)試的平臺(tái)，有著十分重要的意義，其中的高精度要求是一項(xiàng)最基本的技術(shù)指標(biāo)。傳統(tǒng)的PID控制算法控制簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)，魯棒性好，所以一直被廣泛應(yīng)用。但跑合裝置是一個(gè)需要高精度和實(shí)時(shí)性的測(cè)試系統(tǒng)，并且存在各種無法預(yù)測(cè)的系統(tǒng)干擾，任何一個(gè)微小的偏差都可能對(duì)衛(wèi)星上天后造成巨大的損失，為此必須對(duì)系統(tǒng)做好全方位的設(shè)計(jì)。在控制算法設(shè)計(jì)中，常規(guī)PID控制算法不能達(dá)到理想的效果，所以采用對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)能力強(qiáng)的模糊控制算法，它能更好的滿足系統(tǒng)要求。經(jīng)過各項(xiàng)性能測(cè)試和實(shí)際使用，充分證明了該跑合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、交互性高、響應(yīng)及時(shí)、可擴(kuò)展性強(qiáng)，能夠使用戶及時(shí)的獲得需要的數(shù)據(jù)，并且使系統(tǒng)的可控制性提高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供四點(diǎn)接觸球軸承跑合裝置及控制方法，具有系統(tǒng)穩(wěn)定，控制效果好，滿足了跑合裝置的需求的優(yōu)點(diǎn)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：四點(diǎn)接觸球軸承跑合裝置，包括負(fù)載加載伺服電機(jī)、軸承驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)、摩擦力矩傳感器、負(fù)載力傳感器和真空度傳感器，負(fù)載加載伺服電機(jī)通過轉(zhuǎn)速反饋至驅(qū)動(dòng)控制模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊發(fā)送驅(qū)動(dòng)控制模塊數(shù)據(jù)和指令至數(shù)據(jù)處理模塊，驅(qū)動(dòng)控制模塊還驅(qū)動(dòng)軸承驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)工作，軸承驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的電流被采集至數(shù)據(jù)采集測(cè)量模塊，數(shù)據(jù)采集測(cè)量模塊發(fā)送數(shù)據(jù)至數(shù)據(jù)處理模塊并再次接收處理后的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)采集測(cè)量模塊同時(shí)接收摩擦力矩傳感器、負(fù)載力傳感器和真空度傳感器發(fā)送的數(shù)據(jù)。

進(jìn)一步地，負(fù)載力傳感器的電路由應(yīng)變放大器U1、應(yīng)變放大器U2、ADAM4017模擬量輸入模塊X1和轉(zhuǎn)接口U3組成，應(yīng)變放大器U1和應(yīng)變放大器U2的5，6，7，8和9引腳都并聯(lián)接地，應(yīng)變放大器U1和應(yīng)變放大器U2的2，3，4，5、6和7分別并聯(lián)接在ADAM4017模擬量輸入模塊X1的引腳12和14，上，應(yīng)變放大器U1和應(yīng)變放大器U2的引腳8分別接在ADAM4017模擬量輸入模塊X1的引腳11和13上，ADAM4017模擬量輸入模塊X1的引腳7和8分別接在轉(zhuǎn)接口U3上，ADAM4017模擬量輸入模塊X1的引腳10與轉(zhuǎn)接口U3并聯(lián)接地，轉(zhuǎn)接口U3的引腳2，3和4接在數(shù)據(jù)接口連接器COM的端口上。