[实用新型]加载梯度随动被动加载舵机负载模拟器

说明书

技术领域

本实用新型设计一种加载梯度随动被动加载舵机负模拟实验装置，具体设计一种角运动舵机气动载荷模拟器。 

背景技术

飞行器试飞前通常在地面上要进行飞行控制仿真与实验，为了模拟舵机实际工作环境，通常需要配置舵机负载模拟器进行模拟试验。 

舵机负载模拟器亦称舵机加载器。舵机加载按照工作方式分为主动加载和被动加载两种方式。 

主动加载模拟器主要有缺点如下：首先，无论是电动加载还是液压加载形式都会产生多余力矩，是主动加载方式固有缺陷，尤其在小加载梯度情况下产生的多余力矩甚至会淹没有用加载信号。其次，主动加载方式需要消耗能量，尤其是对于快速大载荷加载通常需要采用液压加载方式，而液压加载器成本高、结构复杂且不易维护。 

被动加载模拟器通常采用重量块(或惯量块)、挠性杆等实现方式。被动加载不需要消耗能量，也不会产生多余力矩，且结构简单易维护。但是，现有被动加载方式其主要缺点：首先，重量块(或惯量块)为恒值载荷；其次，挠性杆工作方式虽然随着负载随舵偏角变化而变化，但是加载梯度恒定不变且舵偏角变化范围有限。 

通过对以上两种舵机加载器模拟器缺点进行了针对性的分析，本实用新型专利在充分解决现有缺点的基础上并进行了原理上的全新设计，发明设计一种加载梯度随动被动加载舵机负模拟实验装置，其加载梯度实现了在线可调，可跟踪和模拟气动载荷。 

发明内容

本实用新型是提供一种结构简单、安装方便、成本低，硬件配置数量少，能满足多种 型号舵机负载模拟的加载系统。其主要特征是：导向槽(1)、伺服电机(12)和支座(9)固定在工作台面上，其中推力杆(2)、齿轮(3)、挠性杆支架(4)与固定滑块(6)与导向槽(1)固定在一起，然后减速器(7)、扭矩传感器(8)、联轴器(10)及舵机与支座(9)连接，同时通过减速(7)与推力杆(2)连接。伺服电机(12)与齿轮杆连接提供器动力。整个舵机模拟器装置实现了：(1)宽适用范围。通过选用不同规格减速器，可模拟大负载范围；(2)低能耗。 

本实用新型专利公开一种气动载荷模拟被动加载实验装置，其特点在于： 

(1)采用挠性杆5进行被动加载； 

(2)通过减速器7增大负载模拟范围，同时也增大测试转角范围； 

(3)通过固定滑块(6)装置的往复运动实时改变加载梯度； 

(4)通过固定滑块(6)装置的往复运动，实时模拟舵机气动载荷； 

(5)由一对齿条推力杆作用在固定滑块(6)装置上，使得固定滑块(6)装置的往复运动为对称负载。 

附图说明

图1为加载装置在最小加载梯度情况下的组成示意图。 

图1中：1、导向槽，2、推力杆，3、齿轮，4、挠性杆支架，5、挠性杆，6、固定滑块，7、减速器，8、扭矩传感器，9、支座，10、联轴器，11、舵机，12、伺服电机。 

图2为加载装置在最大加载梯度情况下的组成示意图。 

图3加载工作过程实现系统图 

图3中：13、控制计算机，14、伺服驱动器， 

图4为加载装置具体工作原理示意图。 

具体实施方式 

首先，根据舵机舵偏角变化范围选择减速器。当舵机运动时，挠性杆就会产生扭角。挠性杆所产生的被动扭角，会给舵机施加反扭矩，也就是实现了舵机的被动加载。 

根据材料力学原理，舵机受到的反扭矩与舵偏角大小成正比，与挠性杆长度成反比，如图4所示。因此，当舵偏角不变，而改变挠性杆长度时，可以调整舵机载荷，从而实现了对舵机负载的跟踪。 

在开始运行时，先输入加载指令传递给控制计算机(13)，同时扭矩传感器(8)与舵机(11)与控制计算机(13)连接，然后通过伺服驱动器(14)带动伺服电机(12)开始工作，带动齿轮(3)运行，同时驱动推力杆(2)向前向后运行，使得挠性杆(5)长度L发生变化，实现如图4所示的工作状态。 

其中图4的挠性杆扭角(θ)与舵机偏转角(Φ)之间的关系由减速器(7)来调节。