[发明专利]一种基于插装阀的大功率负载模拟系统及使用方法

说明书

本发明属于仿真技术领域，具体为一种基于插装阀的大功率负载模拟系统及使用方法。包括加载作动器、转速计、力矩传感器、加载控制器、比例减压阀Ⅰ、比例减压阀Ⅱ、比例减压阀Ⅲ、比例减压阀Ⅳ、二位二通电磁换向阀Ⅰ、插装阀Ⅰ、插装阀Ⅱ、插装阀Ⅲ、插装阀Ⅳ、二位二通电磁换向阀Ⅱ、单向阀、单向变量液压泵、油箱、力矩反馈信号微分器、加载轴轴向刚度比例单元、角速度指令计算单元、被加载对象角度反馈信号微分器和角速度伺服控制器。本发明的加载装置不仅结构简单，成本较低，而且实现了对加载作动器的流量和压力状态的分腔协调控制，消除了被加载对象主动运动导致的强迫流量，多余力抑制效果好，负载模拟精度高。

技术领域

本发明属于仿真技术领域，具体为一种基于插装阀的大功率负载模拟系统及使用方法。

背景技术

负载模拟器在航空航天，车辆，船舶等领域有着广泛的应用，主要用于半实物仿真测试中，它可以实时跟踪计算机给定的载荷谱，模拟被加载对象在真实环境下所受的载荷，检测被加载对象系统的技术性能指标。负载模拟器模拟提升机所受的力矩载荷，可以在实验室条件下检测提升机的带载性能、控制精度和提升机的闸控系统的稳定性、可靠性。

在大功率矿井提升机为典型代表的一类对大流量、大力矩有加载技术需求的场合，传统的负载模拟系统受加载阀最大通流量的制约，并不适用于大流量负载模拟工况，传统的负载模拟系统无法满足提升机加载实验的技术需求。同时，传统的负载模拟系统没有节能加载功能，在逆载加载工况时，能源利用率低，能耗大。

在多余力抑制方面，传统的负载模拟系统利用舵机速度信号进行前馈补偿。专利CN104564915A提出了一种基于泵阀复合的双自由度电液负载模拟控制方法，该方法是在原来的阀控系统基础上额外加设了一套泵控系统，通过复合控制达到运动加载的目的，但该方案的问题是结构复杂，增加了系统实现成本。

总体来说，传统负载模拟存在以下几个问题：（1）传统的负载模拟系统只能用于小流量、小力矩工况，而且传统的加载方案中，压力和流量是同时控制，相互耦合，导致控制精度低、载荷谱指令跟踪误差大。（2）在逆载加载工况，传统的负载模拟系统没有实现节能加载功能，能源利用率不高，能耗比较大。（3）在多余力抑制方面，有些负载模拟方案虽然效果好，但负载模拟系统结构复杂，成本较高，不易实现。因此，设计一种适用于大流量、大力矩负载模拟工况，兼顾加载精度和能量利用效率的新型负载模拟系统意义重大。

发明内容

本发明的目的是解决传统负载模拟系统不能用于大流量、大力矩工况、能耗比较大的问题，同时解决有些负载模拟方案结构复杂，不易实现等问题，提供一种基于插装阀的大功率负载模拟系统及使用方法。

本发明采取以下技术方案：一种基于插装阀的大功率负载模拟系统，包括加载作动器、转速计、力矩传感器、加载控制器、比例减压阀Ⅰ、比例减压阀Ⅱ、比例减压阀Ⅲ、比例减压阀Ⅳ、二位二通电磁换向阀Ⅰ、插装阀Ⅰ、插装阀Ⅱ、插装阀Ⅲ、插装阀Ⅳ、二位二通电磁换向阀Ⅱ、单向阀、单向变量液压泵、油箱、力矩反馈信号微分器、加载轴轴向刚度比例单元、角速度指令计算单元、被加载对象角度反馈信号微分器和角速度伺服控制器，加载作动器的轴向杆上安装转速计和力矩传感器，力矩传感器的输出端与加载控制器的反相端相连，加载控制器的同相端通过依次连接的力矩反馈信号微分器、加载轴轴向刚度比例单元与角速度指令计算单元的同相端相连，角速度指令计算单元的同相端与被加载对象角度反馈信号微分器相连，被加载对象角度反馈信号微分器与被加载对象系统连接，角速度指令计算单元的输出端与角速度伺服控制器的同相端相连；加载作动器的A腔分别与插装阀Ⅰ的油口A和插装阀Ⅱ的油口B连接，加载作动器的B腔分别与插装阀Ⅲ的油口B和插装阀Ⅳ的油口A连接；插装阀Ⅱ和插装阀Ⅲ的油口A通过单向阀与单向变量液压泵的压力油输出端相连，单向变量液压泵的进油端与油箱连接，插装阀Ⅰ和插装阀Ⅳ的油口B分别通过二位二通电磁换向阀Ⅰ和二位二通电磁换向阀Ⅱ与油箱相连；插装阀Ⅰ、插装阀Ⅱ、插装阀Ⅲ和插装阀Ⅳ的X口分别与比例减压阀Ⅰ、比例减压阀Ⅱ、比例减压阀Ⅲ和比例减压阀Ⅳ连接。