[实用新型]控制力矩陀螺动力特性测试的装置

说明书

本实用新型公开了一种控制力矩陀螺动力特性测试的装置，装置的左、右力矩陀螺安装于左、右陀螺电机的输出轴上，左、右陀螺电机安装于左、右进动电机的输出轴上，左、右进动电机安装于陀螺支撑架上，陀螺支撑架通过轴承安装于陀螺测试台上，陀螺支撑架左、右两侧的陀螺测试台上均设有输入力矩传递机构和制动力矩传递机构，进动电机输出轴上设有测量进动角速度ω_r的增量编码器和测量进动角度θ的绝对编码器。本实用新型设计了一套简易且高效的模拟测试平台，可以在较小的占地空间进行实际测试实验；通过在PC机上进行实物仿真，可高效进行物理实验，大大减少了物理实验前期准备工作的复杂度和实验物理开始阶段参数大范围调节所消耗的人力、物力。

技术领域

本实用新型涉及控制力矩陀螺特性测试技术，具体为一种控制力矩陀螺动力特性测试的装置。

背景技术

力矩陀螺动力特性在平衡车上的实际应用最有效的一个例子是美国的一家公司推出的Litmotor电动车，在其底盘处安装有两个力矩陀螺用于产生陀螺力矩来平衡车体的倾倒力矩，因而其最大的特点便是它绝对不会被撞翻。

控制力矩陀螺应用在两轮全电动汽车等领域，通过以角速度ω绕其自传轴高速自传，同时以角速度Ω进动，依据赖柴耳定理可知，此时作用于陀螺的外力矩为M₀＝Ω×J_Zω(其中J_z是陀螺对自传轴的转动惯量)，而陀螺力矩M_G＝J_Zω×Ω在M_G作用下实现姿态控制调整，从而控制车体的平衡。

控制力矩陀螺在两轮平衡车实际应用当中，想要获得良好的控制效果，首先就要对所采用的控制力矩陀螺在调整航向、横滚两个姿态方位进行实验和测试。对于控制力矩陀螺的测试结果，有些是通过模拟仿真来获得，还有些是通过大型复杂专业测试平台来获得：

模拟仿真需要的硬件资源少、成本低、方便实施，但是其测试结果与实际结果还是存在一定的误差。

采用大型复杂专业测试平台，虽然能得到比较准确，高精度的测量结果，但是需要很多的硬件资源，消耗成本很大。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型所要解决的技术问题是提出了一种硬件配套资源相对较少，且能比较准确、高效地测试控制力矩陀螺在调整航向、横滚两个姿态方位动力特性测试的装置。

能够解决上述技术问题的控制力矩陀螺动力特性测试的装置，其技术方案包括左力矩陀螺和右力矩陀螺，左、右力矩陀螺分别安装于左陀螺电机和右陀螺电机向上的输出轴上，左、右陀螺电机分别安装于左进动电机和右进动电机的纵向输出轴上，左、右进动电机安装于陀螺支撑架上，所述陀螺支撑架的左横向转轴和右横向转轴分别通过左轴承组件和右轴承组件安装于陀螺测试台上，所述陀螺支撑架左、右两侧的陀螺测试台上均设有输入力矩传递机构和制动力矩传递机构，其中：

1、各制动力矩传递机构包括制动力矩传感器和力矩制动器，所述力矩制动器的转动轴连接制动力矩传感器的输入轴，所述制动力矩传感器的输出轴连接陀螺支撑架对应的横向转轴。

所述力矩制动器可以有效模拟传递给力矩陀螺的阻抗力矩。

2、各输入力矩传递机构包括电磁离合器、力矩输入电机和输入力矩传感器，所述力矩输入电机的输出轴通过降速齿轮传动副连接输入力矩传感器的输入轴，输入力矩传感器的输出轴连接电磁离合器的输入轴，电磁离合器的输出轴通过等速齿轮传动副连接力矩制动器的转动轴。

所述力矩输入电机可以有效模拟通过齿轮传动副传递给力矩陀螺的驱动力矩。

3、各进动电机的输出轴上设有测量进动角速度的增量编码器和测量进动角度的绝对编码器。

优选的，所述力矩制动器采用磁粉制动器。

优选的，所述力矩输入电机采用长条电机。