[发明专利]电动伺服机构负载模拟系统及其模拟方法

说明书

本发明提供一种电动伺服机构负载模拟系统及其模拟方法，模拟系统包括底座，安装在底座上的被测伺服机构和力矩加载机构，依次设置在被测伺服机构和力矩加载机构之间的刚度模拟机构、摩擦模拟机构、惯量模拟机构和扭矩传感器以及用于测量力矩加载机构位置和速度的角度传感器和中央处理单元，刚度模拟机构与所述被测伺服机构的转子连接，通过被测伺服机构的旋转带动刚度模拟机构摆动，摩擦模拟机构、惯量模拟机构和力矩加载机构位于同一主轴上，分别模拟摩擦负载、惯量负载和弹性负载，中央处理单元接收扭矩传感器和角度传感器的检测信号，判断不同负载工况下的转动惯量、刚度以及转动速度和模拟位置力矩参数指标是否达到性能测试要求。

技术领域

本发明涉及机电系统实验设施领域，更具体地，涉及一种电动伺服机构负载模拟系统，用于模拟飞行器舵机伺服机构的机械结构力学特性以及在飞行过程中舵机承受的气动铰链力矩。

背景技术

目前，国内外研制的各种负载模拟试验台大多是采用液压马达或液压缸作为执行机构的电液伺服控制系统，主要用于大转矩、大功率的负载模拟领域，且电液伺服系统还有能量损失大，管路复杂，购置费用昂贵，抗污染能力差的缺点。因此，电机伺服系统被应用到负载模拟试验台的研制中，从而形成了电动负载模拟试验台系统，它具有成本低、方便维护等优点。

不过目前国内的电动负载模拟试验台采用直流力矩电机作为执行机构，其额定加载能力一般低于100Nm，只能满足小转矩、低功率的负载模拟要求。并且随着对于额定加载能力要求的提高，直流力矩电机转动惯量进一步增大不利于转矩系统对于响应速度的要求。

并且目前大多的电动负载模拟试验台采用的是“加载执行机构-转矩传感器-被加载伺服机构”的结构，这种结构虽然益于实现，但是常见的惯性负载、摩擦负载、弹性负载需要全部由加载执行机构来实现，提高了控制难度。并且由于加载端与被加载端刚性连接，不利于对加载系统多余力的抑制。

发明内容

鉴于上述问题，本发明的目的是提供一种适用于大摩擦力矩长时间工作的摩擦力矩加载装置及其加载方法。

根据本发明的一个方面，提供一种电动伺服机构负载模拟系统，包括底座，安装在底座上的被测伺服机构和力矩加载机构，依次设置在所述被测伺服机构和力矩加载机构之间的刚度模拟机构、摩擦模拟机构、惯量模拟机构和扭矩传感器以及角度传感器和中央处理单元，其中，所述刚度模拟机构与所述被测伺服机构的转子连接，通过被测伺服机构的旋转带动刚度模拟机构摆动；所述摩擦模拟机构、惯量模拟机构和力矩加载机构位于同一主轴上，分别模拟摩擦负载、惯量负载和弹性负载；所述角度传感器设置在所述力矩加载机构上，用于测量力矩加载机构位置和速度；所述中央处理单元接收扭矩传感器和角度传感器的检测信号，判断不同负载工况下的转动惯量、刚度以及转动速度和模拟位置力矩参数指标是否达到性能测试要求。

根据本发明的另一个方面，提供一种电动伺服机构负载模拟方法，包括：将刚度模拟机构、摩擦模拟机构、惯量模拟机构、扭矩传感器、力矩加载机构按照相互之间的连接关系固定在底座上；将被测伺服机构安装在所述底座上；根据伺服机构在某一负载工况下的转动惯量、刚度以及转动速度和模拟位置力矩参数指标分别调整刚度模拟机构的刚度、摩擦模拟机构的摩擦力、惯量模拟机构的转动惯量以及力矩加载机构的输出转矩；被测伺服电机开始转动，电动伺服机构负载模拟系统运行，通过角度传感器和扭矩传感器的测量数据判断加载精度指标是否达到性能测试要求，如果没有达到所述性能测试要求，则返回上面一个步骤，直到达到性能测试要求。

本发明所述电动伺服机构负载模拟系统在有限的体积下，模拟多重机械负载，包括惯性负载、弹性负载、摩擦负载，来满足不同伺服机构的测试要求。

附图说明

通过参考以下具体实施方式内容并且结合附图，本发明的其它目的及结果将更加明白且易于理解。在附图中：

图1是本发明所述电动伺服机构负载模拟系统的构成框图；