[发明专利]单向摩擦加载式无多余力矩电液负载模拟器

摘要

单向摩擦加载式无多余力矩电液负载模拟器，属于电液伺服控制及自动控制领域，本发明为解决现有的电液负载模拟器加载过程中存在的严重影响加载性能的多余力矩问题。本发明的加载系统中，通过电液流量伺服阀驱动的液压缸向由一对保持恒向相对转动的摩擦盘组成的摩擦副施加给定的力，通过摩擦盘间的相对转动，施加的力被转化为相应的力矩，该力矩通过传动装置被加载到被加载对象上，同时该力矩被力矩传感器采集并反馈给系统的实时控制的工控机，从而实现系统精确地闭环控制。这种电液负载模拟器具有无多余力矩，加载精度高，系统频带高，控制算法简单可靠。

主权项

单向摩擦加载式无多余力矩电液负载模拟器，其特征在于，它包括工控机(101)、A/D数据采集卡(102)、伺服放大器(103)、DSP运动控制卡(104)、力矩电机(105)、码盘(106)、大伺服阀(107)、力矩传感器(108)、D/A转换电路(109)和负载模拟单元；码盘(106)和大伺服阀(107)设置在被测舵机上；码盘(106)的信号输出端与A/D数据采集卡(102)的第一输入端相连，力矩传感器(108)的信号输出端与A/D数据采集卡(102)的第二输入端相连，A/D数据采集卡(102)的输出端与工控机(101)的信号反馈端相连；工控机(101)的指令输出端与D/A转换电路(109)的输入端相连，D/A转换电路(109)的输出端与伺服放大器(103)的输入端相连，伺服放大器(103)的给定角位移指令输出端与大伺服阀(107)指令输入端相连；伺服放大器(103)的给定力矩信号输出端与伺服阀(25)的指令输入端相连；负载模拟单元包括B摩擦盘(1)、A摩擦盘(2)、基座(10)、大齿轮(11)、传动轴(12)、小齿轮(16)、滑动盘(17)、止推轴承(18)、滑键(19)、过渡盘(20)、力传感器(21)、三组弹簧(22)、三个液压缸盖板(23)、三个液压缸(24)、伺服阀(25)、位移传感器(26)、阀块(27)、主轴(28)和第二基座(31)；工控机(101)通过DSP运动控制卡(104)控制力矩电机(105)转动，力矩电机(105)通过传动轴(12)驱动小齿轮(16)按恒定方向转动，小齿轮(16)通过啮合形式驱动大齿轮(11)以恒定的转速、并与小齿轮相对的转向转动，被测舵机通过力矩传感器(108)与主轴(28)刚性连接，大齿轮(11)通过主轴(28)给被测舵机加载力矩；A摩擦盘(2)固定在大齿轮(11)的一个侧面，B摩擦盘(1)设置在A摩擦盘(2)背离大齿轮(11)的一侧，且B摩擦盘(1)固定在滑动盘(17)上，滑动盘(17)与主轴(28)通过滑键(19)连接；伺服阀(25)设置在阀块(27)上，阀块(27)设置在第二基座(31)上，在主轴(28)的外圆表面设置有第二基座(31)，第二基座(31)为圆盘形，沿第二基座(31)的外圆周均布三个矩形凹槽，矩形凹槽的开口面向大齿轮(11)和外圆；每个矩形凹槽面向外圆开口设置一个液压缸盖板(23)，第二基座(31)面向大齿轮(11)侧设置有过渡盘(20)，过渡盘(20)覆盖住每个矩形凹槽的轴向开口，过渡盘(20)沿轴向与液压缸盖板(23)摩擦连接；在每个矩形凹槽内设置一个液压缸(24)、一个位移传感器(26)和一个弹簧(22)，位移传感器(26)、液压缸(24)和弹簧(22)依次轴向连接，并顶压在过渡盘(20)上，液压缸(24)的活塞顶在弹簧(22)上；过渡盘(20)与滑动盘(17)之间的轴向空间设置有止推轴承(18)，过渡盘(20)内嵌有力传感器(21)，且力传感器(21)夹在止推轴承(18)和过渡盘(20)之间；位移传感器(26)采集的液压缸(24)的活塞位移信号反馈给工控机(101)，力传感器(21)采集的液压缸(24)产生的力信号反馈给工控机(101)。