專利名稱：閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，用于飛行器等控制系統(tǒng)仿真的執(zhí)行機(jī)構(gòu) 加載裝置，屬于飛行器控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
舵機(jī)伺服仿真加載裝置的作用是模擬飛行器在飛行過程中舵面所受空氣動(dòng)力矩， 其功能是在實(shí)驗(yàn)室條件下復(fù)現(xiàn)飛行器的舵面在空中所受的載荷，從而檢測飛行器控制系統(tǒng) 的性能指標(biāo)，傳統(tǒng)的舵機(jī)伺服仿真加載裝置實(shí)際是個(gè)施力機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)基本由電液伺服閥、 液壓缸(或液壓馬達(dá))及控制器的等組成，或由伺服電機(jī)、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及控制器等組成。 液壓缸的輸出或減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的輸出直接加到被試舵機(jī)輸出軸上。裝置施力的大小理想情 況是由輸入控制器的電壓信號(hào)而定，該信號(hào)代表舵面所受空氣動(dòng)力矩。由于施力機(jī)構(gòu)響應(yīng) 速度有限，而且舵片位置是變化的，所以會(huì)生產(chǎn)較大的多余力，影響仿真的精度。最大限度地減少多余力是傳統(tǒng)舵機(jī)伺服仿真加載裝置設(shè)計(jì)的主要指標(biāo)，通常其途 徑就是提高施力機(jī)構(gòu)的響應(yīng)速度和采用新的控制方法，但其響應(yīng)速度受到執(zhí)行機(jī)構(gòu)-液 壓伺服系統(tǒng)或電動(dòng)伺服系統(tǒng)響應(yīng)速度的限制，使傳統(tǒng)伺服加載系統(tǒng)無法消除多余力，尤 其是對(duì)于響應(yīng)速度要求快的旋轉(zhuǎn)彈舵機(jī)系統(tǒng)的加載仿真。專利變剛度舵機(jī)仿真加載裝置 (200710119937. 0)提出了通過伺服機(jī)構(gòu)改變彈簧片工作長度實(shí)現(xiàn)模擬飛行器在不同高度 不同速度時(shí)舵片所受的氣動(dòng)力的方案，但該方案不足是裝置加載精度取決于彈簧片的精 度，使加載精度受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，使變剛度舵機(jī)仿 真加載裝置的剛度控制實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，可以大大提高加載裝置的加載精度。本發(fā)明的一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、直線傳動(dòng)平臺(tái)、負(fù)載彈簧 片、定位滑塊、角度傳感器、力矩傳感器、具有剛度閉環(huán)控制功能的控制器及中間滑塊；中間 滑塊與直線傳動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部分相連，即電機(jī)通過直線傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊直線往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，力矩傳感器一端固定在中間滑塊上，另一端固定在定位滑塊上，力矩傳感器是中空的， 負(fù)載彈簧片在中間穿過，中間滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)定位滑塊一起運(yùn)動(dòng)，負(fù)載彈簧片加 到定位滑塊上的力矩上，角度傳感器加在負(fù)載彈簧片與被試舵機(jī)相連接的剛性零件上，當(dāng) 舵機(jī)輸出力矩和角度時(shí)得到負(fù)載彈簧片的剛度，控制器根據(jù)該剛度與希望剛度比較，控制 傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊運(yùn)動(dòng)，使實(shí)際剛度等于希望剛度。直線傳動(dòng)平臺(tái)由基座、滾珠絲杠及運(yùn)動(dòng)部件組成，其運(yùn)動(dòng)部件是滾珠絲杠的螺母 或是與螺母一體的機(jī)構(gòu)，當(dāng)絲杠在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件作往返直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件 只沿絲杠作往返直線運(yùn)動(dòng)。中間滑塊的底部固定在直線傳動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件上，只同運(yùn)動(dòng)部件一起運(yùn)動(dòng)，中 間滑塊的垂直于直線傳動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)側(cè)面連接力矩傳感器。
力矩傳感器是中空的，其一端接中間滑塊，并與中間滑塊一起運(yùn)動(dòng)，另一端接定位 滑塊。定位滑塊是由定位輥、壓緊輥和壓緊彈簧或其他壓緊機(jī)構(gòu)組成，負(fù)載彈簧片從定 位輥與壓緊輥之間通過，定位輥和壓緊輥將負(fù)載彈簧片夾緊，負(fù)載彈簧片所受到的力矩通 過定位滑塊傳給力矩傳感器，定位滑塊和力矩傳感器是懸在中間滑塊上。本發(fā)明的有益效果1.本發(fā)明使變剛度舵機(jī)仿真加載裝置的剛度控制實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，可以大大提高 加載裝置的加載精度，從而提高仿真的精度。2.本發(fā)明將力矩傳感器放在固定彈簧片處，不增加加載裝置轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量， 可應(yīng)用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量敏感的舵機(jī)進(jìn)行加載，而不改變舵機(jī)的性能，使加載系統(tǒng)的應(yīng)用更廣。


圖1-本發(fā)明的閉環(huán)負(fù)載剛度變化機(jī)構(gòu)的主要組成原理圖；其中1-電機(jī)，2-直線傳動(dòng)平臺(tái)，3-負(fù)載彈簧片，4-定位滑塊，5-中間滑塊，6-力 矩傳感器，7-底座，8-角度傳感器，9-被試舵機(jī)。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的閉環(huán)負(fù)載剛度變化機(jī)構(gòu)是由電機(jī)1或其它動(dòng)力機(jī)構(gòu)、直線傳動(dòng)平臺(tái)2、具 有柔性的負(fù)載彈簧片3、定位滑塊4、角度傳感器8、力矩傳感器6、具有剛度閉環(huán)控制功能的 控制器及中間滑塊5等組成；中間滑塊與直線傳動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部分相連，即電機(jī)通過直線 傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，力矩傳感器一端固定在中間滑塊，另一端固定在定 位滑塊上，力矩傳感器是中空的，負(fù)載彈簧片能在中間穿過，中間滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng) 定位滑塊一起運(yùn)動(dòng)，負(fù)載彈簧片加到定位滑塊上的力矩能夠精確傳到力矩傳感器上，角度 傳感器加在負(fù)載彈簧片與被試舵機(jī)相連接的剛性零件上，該剛性零件一側(cè)連接被試舵機(jī)， 一側(cè)連接負(fù)載彈簧片上，當(dāng)舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，剛性零件與舵機(jī)轉(zhuǎn)角相同，角度傳感器能夠反映舵 機(jī)的轉(zhuǎn)角當(dāng)有了準(zhǔn)確的舵機(jī)輸出力矩和角度，可以得到實(shí)際的負(fù)載彈簧片的剛度，控制器 可根據(jù)該剛度與希望剛度比較，控制傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊運(yùn)動(dòng)，使實(shí)際剛度等于希望剛度。
權(quán)利要求
1.一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，其特征在于包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、直線傳動(dòng)平臺(tái)、負(fù)載彈簧 片、定位滑塊、角度傳感器、力矩傳感器、具有剛度閉環(huán)控制功能的控制器及中間滑塊；中間 滑塊與直線傳動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部分相連，即電機(jī)通過直線傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊直線往復(fù)運(yùn) 動(dòng)，力矩傳感器一端固定在中間滑塊上，另一端固定在定位滑塊上，力矩傳感器是中空的， 負(fù)載彈簧片在中間穿過，中間滑塊直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)帶動(dòng)定位滑塊一起運(yùn)動(dòng)，負(fù)載彈簧片加 到定位滑塊上的力矩上，角度傳感器加在負(fù)載彈簧片與被試舵機(jī)相連接的剛性零件上，當(dāng) 舵機(jī)輸出力矩和角度時(shí)得到負(fù)載彈簧片的剛度，控制器根據(jù)該剛度與希望剛度比較，控制 傳動(dòng)平臺(tái)拖動(dòng)中間滑塊運(yùn)動(dòng)，使實(shí)際剛度等于希望剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，其特征在于所述的直線傳動(dòng) 平臺(tái)由基座、滾珠絲杠及運(yùn)動(dòng)部件組成，其運(yùn)動(dòng)部件是滾珠絲杠的螺母或是與螺母一體的 機(jī)構(gòu)，當(dāng)絲杠在電機(jī)帶動(dòng)下轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件作往返直線運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)部件只沿絲杠作往返直 線運(yùn)動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，其特征在于所述的中間 滑塊的底部固定在直線傳動(dòng)平臺(tái)的運(yùn)動(dòng)部件上，只同運(yùn)動(dòng)部件一起運(yùn)動(dòng)，中間滑塊的垂直 于直線傳動(dòng)平臺(tái)的一個(gè)側(cè)面連接力矩傳感器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，其特征在于所述的力矩 傳感器是中空的，其一端接中間滑塊，并與中間滑塊一起運(yùn)動(dòng)，另一端接定位滑塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，其特征在于所述的定位 滑塊是由定位輥、壓緊輥和壓緊彈簧或其他壓緊機(jī)構(gòu)組成，負(fù)載彈簧片從定位輥與壓緊輥 之間通過，定位輥和壓緊輥將負(fù)載彈簧片夾緊，負(fù)載彈簧片所受到的力矩通過定位滑塊傳 給力矩傳感器，定位滑塊和力矩傳感器是懸在中間滑塊上。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種閉環(huán)負(fù)載剛度變化裝置，屬于飛行器控制領(lǐng)域。包括動(dòng)力機(jī)構(gòu)、直線傳動(dòng)平臺(tái)、負(fù)載彈簧片、定位滑塊、角度傳感器、力矩傳感器、具有剛度閉環(huán)控制功能的控制器及中間滑塊；本發(fā)明使變剛度舵機(jī)仿真加載裝置的剛度控制實(shí)現(xiàn)了閉環(huán)控制，可以大大提高加載裝置的加載精度，從而提高仿真的精度，將力矩傳感器放在固定彈簧片處，不增加加載裝置轉(zhuǎn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可應(yīng)用于對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量敏感的舵機(jī)進(jìn)行加載，而不改變舵機(jī)的性能，使加載系統(tǒng)的應(yīng)用更廣。
文檔編號(hào)G05B17/02GK102122135SQ20101021905
公開日2011年7月13日 申請(qǐng)日期2010年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月25日
發(fā)明者盧二寶, 姚曉先, 宋曉東, 林凡, 梁作寶, 馬武舉 申請(qǐng)人:北京理工大學(xué)