電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于負(fù)載軸領(lǐng)域，具體的是涉及一種結(jié)構(gòu)軸的改進(jìn)。
【背景技術(shù)】
[0002]負(fù)載模擬器是硬件在環(huán)仿真中的一個(gè)重要設(shè)備，它可以在地面上驗(yàn)證飛行器的舵系統(tǒng)在空氣動(dòng)力載荷下的性能。負(fù)載模擬器經(jīng)歷了機(jī)械式、電液式和電動(dòng)式三個(gè)發(fā)展階段。如今隨著電機(jī)性能的不斷改善和提高，電動(dòng)負(fù)載模擬器可以實(shí)現(xiàn)大力矩、高精度、寬頻帶的負(fù)載模擬，逐步成為中小型加載系統(tǒng)的一個(gè)很好選擇。對(duì)于一個(gè)加載系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，加載精度和響應(yīng)時(shí)間是衡量其性能好壞的關(guān)鍵。由于執(zhí)行器和被測(cè)對(duì)象通過(guò)聯(lián)軸器直接耦合，所以舵機(jī)的主動(dòng)運(yùn)動(dòng)會(huì)致使執(zhí)行器被動(dòng)跟隨舵機(jī)運(yùn)動(dòng)，在這個(gè)過(guò)程中就會(huì)出現(xiàn)多余力矩，而能否減小或消除多余力矩的干擾是影響系統(tǒng)性能好壞的重要因素。針對(duì)多余力矩的抑制，目前的解決方案有兩類(lèi):一類(lèi)是結(jié)構(gòu)補(bǔ)償法是從系統(tǒng)的硬件入手，另一類(lèi)是控制補(bǔ)償法通過(guò)控制方法抑制多余力矩。但是現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)軸難以實(shí)現(xiàn)高精度和快速響應(yīng)的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種精度高且可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的一種電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，本發(fā)明包括主控計(jì)算機(jī)、于東控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、采集卡、舵伺服放大器、被測(cè)舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)缸、拉壓力傳感器，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接私服驅(qū)動(dòng)器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接舵伺服放大器、舵伺服放大器連接被測(cè)舵機(jī)，被測(cè)舵機(jī)還與旋轉(zhuǎn)編碼器、拉壓力傳感器相連；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接拉壓力傳感器，拉壓力傳感器連接電動(dòng)缸。
[0005]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0006]本發(fā)明有益效果。
[0007]本發(fā)明公開(kāi)一種以直流力矩電機(jī)為執(zhí)行機(jī)構(gòu)可以同時(shí)進(jìn)行扭矩和彎矩加載的電動(dòng)負(fù)載模擬器，主要通過(guò)計(jì)算對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)中各構(gòu)件進(jìn)行設(shè)計(jì)，引入了機(jī)械最優(yōu)化設(shè)計(jì)理念，在滿(mǎn)足實(shí)際要求的前提下具有最好的使用性能和最低的材料消耗與制造成本，最終達(dá)到減少系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)抑制多余力矩的目的。提高了電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸的精度和快速響應(yīng)的功倉(cāng)泛。
【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0009]如圖所示，本發(fā)明包括主控計(jì)算機(jī)、于東控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、采集卡、舵伺服放大器、被測(cè)舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)缸、拉壓力傳感器，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接私服驅(qū)動(dòng)器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接舵伺服放大器、舵伺服放大器連接被測(cè)舵機(jī)，被測(cè)舵機(jī)還與旋轉(zhuǎn)編碼器、拉壓力傳感器相連；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接拉壓力傳感器，拉壓力傳感器連接電動(dòng)缸。
[0010]作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0011]采用力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載來(lái)減少機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)高精度和快速響應(yīng)，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和剛度對(duì)多余力矩的影響，并且在縮短響應(yīng)時(shí)間的同時(shí)盡量減小多余力矩。
[0012]電動(dòng)加載系統(tǒng)同時(shí)設(shè)計(jì)了扭矩加載單元和彎矩加載單元，可以同時(shí)給舵機(jī)施加實(shí)時(shí)變化的載荷。電動(dòng)負(fù)載模擬器主要包括:主控計(jì)算機(jī)、運(yùn)動(dòng)控制卡、力矩電機(jī)、彈簧桿、電動(dòng)缸、扭矩傳感器、旋轉(zhuǎn)編碼器、拉壓力傳感器、舵機(jī)。其工作原理如下:(1)主控計(jì)算機(jī)是負(fù)載模擬器控制系統(tǒng)的核心，設(shè)定加載模式和加載力矩值，給出驅(qū)動(dòng)信號(hào)。(2)負(fù)載扭矩由直流力矩電機(jī)提供，并由高精度扭矩傳感器檢測(cè)并配合高精度數(shù)據(jù)放大器獲得輸出扭矩信號(hào)，扭矩信號(hào)反饋到運(yùn)動(dòng)控制卡中形成力矩閉環(huán)控制，經(jīng)與驅(qū)動(dòng)信號(hào)比較得到調(diào)節(jié)誤差，以跟蹤加載指令，完成動(dòng)、靜態(tài)扭矩加載。(3)負(fù)載彎矩由伺服電動(dòng)缸提供，它能夠?qū)崿F(xiàn)幾百到幾萬(wàn)牛力加載，施加的推拉力由高精度拉壓力傳感器檢測(cè)，力信號(hào)反饋到運(yùn)動(dòng)控制卡中形成力閉環(huán)控制，以跟蹤加載指令，完成彎矩加載。(4)采用彈簧桿作為連接緩沖機(jī)構(gòu)，降低負(fù)載模擬器的連接剛度和多余力矩，減少加載轉(zhuǎn)矩的高頻分量，抑制系統(tǒng)振蕩，有利于提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。(5)舵機(jī)位置指令和轉(zhuǎn)角反饋信號(hào)分別由A/D、D/A卡產(chǎn)生和接收，實(shí)現(xiàn)舵機(jī)位置伺服控制和內(nèi)置轉(zhuǎn)角反饋信號(hào)的記錄。該位置信號(hào)將與旋轉(zhuǎn)編碼器采集的轉(zhuǎn)角信號(hào)進(jìn)行比對(duì)。
[0013]為了使電動(dòng)加載系統(tǒng)有著較高的加載精度和較快的響應(yīng)時(shí)間，首先應(yīng)該從加載系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)入手，合理選擇設(shè)計(jì)方案，確定各種參數(shù)，以期達(dá)到最佳的設(shè)計(jì)目標(biāo)。減輕機(jī)械設(shè)備自重，降低材料消耗和制造成本，最重要的是提高產(chǎn)品的質(zhì)量和工作性能。本發(fā)明中的主要承力傳動(dòng)部件為電機(jī)軸、工裝軸和彈簧桿。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸，包括主控計(jì)算機(jī)、于東控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、采集卡、舵伺服放大器、被測(cè)舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)缸、拉壓力傳感器，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接私服驅(qū)動(dòng)器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接舵伺服放大器、舵伺服放大器連接被測(cè)舵機(jī)，被測(cè)舵機(jī)還與旋轉(zhuǎn)編碼器、拉壓力傳感器相連；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接拉壓力傳感器，拉壓力傳感器連接電動(dòng)缸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸，其特征在于:主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接有兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)器。
【專(zhuān)利摘要】電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸屬于負(fù)載軸領(lǐng)域，具體的是涉及一種結(jié)構(gòu)軸的改進(jìn)。本發(fā)明提供一種精度高且可實(shí)現(xiàn)快速響應(yīng)的一種電動(dòng)負(fù)載結(jié)構(gòu)軸。本發(fā)明包括主控計(jì)算機(jī)、于東控制卡、伺服驅(qū)動(dòng)器、采集卡、舵伺服放大器、被測(cè)舵機(jī)、旋轉(zhuǎn)編碼器、電動(dòng)缸、拉壓力傳感器，其特征在于，所述主控計(jì)算機(jī)通過(guò)運(yùn)動(dòng)控制卡連接私服驅(qū)動(dòng)器，主控計(jì)算機(jī)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接舵伺服放大器、舵伺服放大器連接被測(cè)舵機(jī)，被測(cè)舵機(jī)還與旋轉(zhuǎn)編碼器、拉壓力傳感器相連；主控計(jì)算機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器連接拉壓力傳感器，拉壓力傳感器連接電動(dòng)缸。
【IPC分類(lèi)】G09B9/08
【公開(kāi)號(hào)】CN105427703
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410474095
【發(fā)明人】牛譽(yù)博, 臧涵暢
【申請(qǐng)人】牛譽(yù)博
【公開(kāi)日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2014年9月17日