[发明专利]随动系统负载的电液伺服模拟装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种在实验室条件下采用电液伺服方式模拟随动系统中的负载，如静阻力矩、正弦力矩、惯性力矩、冲击力矩等，属于机械仿真技术领域。

背景技术

负载模拟加载方式有磁粉制动器加载方式、电动机电控加载方式和电液伺服加载方式三种。目前用电液伺服加载方式实现负载模拟的装置常用于模拟飞行器在飞行过程中舵面所受的空气动力矩。一篇名称为“速度同步控制电液负载模拟器”、申请号为02116591.2的中国发明专利申请公开说明书公开了一种典型方案，见图1所示，左侧为位置伺服系统1，控制飞行器舵面的偏转，该系统也就是所说的随动系统。右侧为力矩伺服系统2，产生加载力矩。中间为惯量负载模拟装置3，由飞轮4提供一个惯性力矩。力矩伺服系统2及惯量负载模拟装置3共同对舵机5加载模拟负载。位置伺服系统1的工作过程是由舵机驱动器6驱动舵机伺服阀7控制舵机5运动，编码器8将舵机5的位置信号反馈给舵机驱动器6，从而实现舵机5的位置控制，对于实际飞行的飞行器，则驱动飞行器舵面运动。力矩伺服系统2是一种电液伺服系统，由加载控制器9、加载伺服阀10、加载马达11、力矩传感器12、编码器13等组成。力矩指令通过加载控制器9驱动加载伺服阀10，控制加载马达11。由力矩传感器12、编码器13将加载马达11的位置和力矩信号反馈给加载控制器9，实现加载力矩的模拟。舵机5、飞轮4和加载马达11三者同轴连接，一同运动。所述速度同步控制电液负载模拟器在工作过程中根据给定力矩信号为舵机施加负载，模拟飞行器飞行时所受到的空气动力矩，同时提供惯性力矩。

在现有技术中，电液伺服系统所采用的加载马达通常只有一个，也有采用两个马达组成双联马达的方案，两个马达相同且同轴，在工作中均作为马达使用，实现大功率平稳输出。

发明内容

有些随动系统其负载的种类多样，不限于一、两种，常常多达四种，如舰船上的炮塔或者行走炮塔的驱动电机其负载就有静阻力矩、正弦力矩、惯性力矩、冲击力矩等，并且，不同的随动系统其运行功率、速度等均不同，力矩的大小变化范围较宽。在这些随动系统电机的试验中，就要求负载模拟装置能够提供多种力矩，并且能够根据随动系统的不同，加载不同大小的力矩。而已知技术模拟的负载单一，采用飞轮方式模拟惯性力矩其弊端更多，不仅在模拟装置中设置这一部件，而且，对该部件精度的要求很高，模拟惯性力矩大小的不同，使用的飞轮也不同。现有技术中的双联马达尚未应用到随动系统负载的模拟装置中。为了提供一种能够模拟多种力矩，并且，所模拟的力矩的大小能够根据任意给定的力矩信号调整，我们提出了本发明之随动系统负载的电液伺服模拟装置。

本发明是这样实现的，见图2所示，该装置由高频工作液压马达14、高频工作液压马达换向阀15、高频工作液压马达伺服阀16、低频工作液压马达17、低频工作液压马达换向阀18、低频工作液压马达伺服阀19、高压泵20、力矩传感器21、编码器22和主控计算机23构成；高频工作液压马达14和低频工作液压马达17组成双联马达，二者同轴；力矩传感器21和编码器22安装在所述双联马达力矩输出轴上，并分别与主控计算机23电连接；主控计算机23与高频工作液压马达伺服阀16、低频工作液压马达伺服阀19各自的阀驱动器分别电连接；高频工作液压马达14、高频工作液压马达换向阀15、高频工作液压马达伺服阀16三者之间以及低频工作液压马达17、低频工作液压马达换向阀18、低频工作液压马达伺服阀19三者之间均为常规液压油路连接，并共用一个高压泵20。

本发明其技术效果在于，见图2所示，在试验随动系统电机24时，将电机24的转轴与双联马达力矩输出轴连接成同轴状态，就可以模拟随动系统电机24在任意作业条件下所受到的各种力矩，包括静阻力矩、正弦力矩、惯性力矩、冲击力矩。双联马达中的高频工作液压马达14和低频工作液压马达17既可以独立工作，也可以共同工作。当一个马达单独工作时，另一个马达随之空转，此时由单独工作的马达模拟的负载力矩施加到被试电机24上。当两个马达共同工作，它们分别模拟不同的负载力矩，那么，此时施加到被试电机24的负载力矩则是一种加合力矩。本发明并未使用飞轮模拟惯性力矩，因此，装置结构简单，操作方便。模拟装置中的主控计算机23给出的控制信号来自于力矩控制指令F函数，该函数的表达式为：

F＝F_静+F_惯+F_冲+F_正   (1)