专利名称：基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置的制作方法
技术领域：
本发明是一种基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置，主要用于风洞实验研究，属于航空航天技术领域。
背景技术：
首先，已有的支撑装置攻角驱动主要运用单一电机实现，其对电机的驱动力矩要求较高。在电机性能有限的情况下，单一电机有可能无法满足相应的力矩要求。因此，可以运用多台电机实现支撑装置的攻角驱动。其次，张线支撑、翼尖支撑、尾部支撑、腹部支撑和背部支撑是风洞实验的几种支撑方式，针对不同实验，可能需要不同的支撑方式。因此，一种能够实现多种支撑方式的高效的多功能支撑装置具有重要的意义。基于以上的技术问题和困难，有必要发展一种在多台电机同步运行实现攻角驱动的情况下，可以实现不同的支撑方式的多功能支撑装置。
发明内容
本发明是一种基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置。如图1 所示，该装置包括支撑结构(1)、攻角控制系统(2)和几个支撑子系统，其中支撑子系统包括张线支撑子系统(3)、翼尖支撑子系统(4)和尾/腹/背支撑子系统(5)。首先，本发明是一种基于多台电机同步运行的攻角控制方法，详细阐述如下1)装置制作与准备本发明所述的支撑结构(1)，如图1、图2所示，其支撑并连接攻角控制系统(2)和不同的支撑子系统，从而能实现该装置不同支撑方式的攻角变化。2)基于多台电机同步运行的攻角控制方法的实现本发明所述的攻角控制系统O)，如图3所示，其主要包括运动板卡O. 2)、两台驱动器(2. 4)、两台电机(2. 5)和两台减速器(2. 6)。攻角控制系统正常工作状态为工控机 (2. 1)上的板卡(2. 2)发出脉冲信号，分别通过两台驱动器(2. 4)给两台电机(2. 5)，电机反相位同步工作，通过减速器(2.6)将力矩传递到支撑结构(1)，从而实现攻角变化；攻角拉起角速度的改变可通过驱动器(2.4)和控制程序改变电机(2. 5)的细分数实现。特殊情况下，板卡(2. 2)可以给任意一台电机发出脉冲信号，使其单独运行，从而实现电机的单独调试ο其次，本发明是一种能实现多种支撑方式的支撑装置，详细阐述如下1)本发明所述的支撑结构(1)，如图1、图2所示，其支撑并连接攻角控制系统(2) 和几种不同的支撑子系统，从而实现不同的支撑方式；其支撑方式包括张线支撑、翼尖支撑、尾部支撑、腹部支撑和背部支撑。2)本发明所述的张线支撑子系统(3)，如图4所示，当该子系统连接在支撑结构 (1)上时，可以实现张线支撑方式；该子系统的八根张线(3. 2)连接一个套筒(3. 3)，套筒连接模型(6)；每根张线的另一端各连接一个张力调节件(3. 1)，可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。3)本发明所述的翼尖支撑子系统G)，如图5所示，当该子系统连接在支撑结构 (1)上时，可以实现翼尖支撑方式；该子系统也有八根张线，每四根张线连接一个翼尖而支撑模型(6)；同张线支撑子系统(3)相同，每根张线的另一端各连接一个张力调节件，可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。4)本发明所述的尾/腹/背支撑子系统(5)，如图6、图7、图8、图9所示，当该子系统连接在支撑结构(1)上时，通过不同的连接方法分别可以实现尾部支撑、腹部支撑和背部支撑。5)本发明所述的攻角控制系统0)，如图3所示，板卡(2.2)发出脉冲信号，分别通过两台驱动器(2. 4)给两台电机(2. 5)，电机反相位同步工作，通过减速器(2. 6)将力矩传递到支撑结构(1)，从而实现不同支撑方式的攻角变化。
图1基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置示意Ia正视Ib侧视图；图2支撑结构图；图3攻角控制系统示意图；图4张线支撑子系统及支撑方式如张线支撑子系统图4b张线支撑方式；图5翼尖支撑子系统及支撑方式图；图fe翼尖支撑子系统图恥翼尖支撑方式；图6尾/腹/背支撑子系统图；图7尾部支撑方式7a俯视7b侧视图；图8腹部支撑方式fe正视8b侧视图；图9背部支撑方式9a正视9b侧视图。图中标号如下1支撑结构2攻角控制系统3张线支撑子系统4翼尖支撑子系统 5尾/腹/背支撑子系统6模型7转台8风洞
11机构底座1.2框架1. 3轴承座
1.4轴1.5旋转架
2. 1工控机2.2运动板卡2. 3电源及地线
2. 4驱动器2.5电机2. 6减速器
3. 1张力调节件3.2张线3. 3套筒
5. 1尾/腹/背支撑架5. 2尾/腹/‘背支杆接头
具体实施例方式本发明所述的基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置，如图1 所示，包括支撑结构(1)、攻角控制系统(2)和几个支撑子系统，其中支撑子系统包括张线支撑子系统(3)、翼尖支撑子系统(4)和尾/腹/背支撑子系统(5)。利用该装置进行实验研究时，可依照以下实施方式进行，参阅图1至图9所示1.支撑装置结构及不同支撑方式的实现1)所述支撑结构(1)，通过机构底座(11)连接侧滑角转台(7)，实现侧滑角的变化；支撑框架(1. 2)和旋转架(1. 5)通过轴承座(1. 3)和轴(1. 4)连接，旋转架(1. 5)可以连接几个不同的支撑子系统，起支撑和传动作用。2)当支撑结构(1)连接张线支撑子系统(3)时，如图4所示，该子系统通过八个张力调节件(3. 1)分别连接两个旋转架(1. 5)的四角和八根张线(3. 2)，八根张线的另一端连接套筒(3.幻，套筒再连接模型(6)机身；每个张力调节件可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。3)当支撑结构⑴连接翼尖支撑子系统⑷时，如图5所示，每四根张线连接一个翼尖而支撑模型(6)；同张线支撑子系统(3)相同，每根张线的另一端各连接一个张力调节件，可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。4)当支撑结构⑴连接尾/腹/背支撑子系统(5)时，尾/腹/背支撑架(5. 1) 连接在两个旋转架(1. 5)上，通过尾/腹/背支杆接头(5. 2)连接支杆而支撑模型；如图7 所示，当尾/腹/背支撑子系统(5)位于旋转架(1. 5)的后面，尾/腹/背支杆接头(5. 2) 连接尾支杆实现尾部支撑；旋转架转过90°后，如图8所示，当尾/腹/背支撑子系统(5)位于旋转架(1. 5)的下面，尾/腹/背支杆接头(5. 2)连接腹支杆实现腹部支撑；旋转架转过90°后，如图9所示，当尾/腹/背支撑子系统(5)位于旋转架(1.5)的上面，尾/腹/背支杆接头(5. 2)连接背支杆实现背部支撑。2.支撑装置攻角的实现首先，该装置实现攻角变化的具体过程是1)所述攻角控制系统O)，其工作过程是运动板卡(2.2)发出脉冲信号，分别通过两台驱动器(2. 4)传递给两台电机(2. 5)，电机接收脉冲信号而反相位同步转动，将力矩传递到两台减速器(2. 6)。2)力矩由减速器(2.6)传递到支撑结构⑴的两个轴(1.4)，带动旋转架(1.5)转动。3)当支撑结构⑴连接张线支撑子系统(3)时，旋转架(1. 5)带动该子系统的八根张紧的张线(3. 2)，再带动套筒(3. 3)和模型(6)，从而实现张线支撑方式攻角的变化。
5
4)当支撑结构(1)连接翼尖支撑子系统时，旋转架(1. 5)通过连接于翼尖的八根张线带动模型(6)，从而实现翼尖支撑方式攻角的变化。5)当支撑结构⑴连接尾/腹/背支撑子系统(5)时，旋转架(1. 5)通过尾/腹 /背支撑架(5. 1)和尾/腹/背支杆接头(5. 2)带动不同的支杆和模型(6)，从而可以实现尾部支撑、腹部支撑、背部支撑三种不同方式的攻角变化。其次，攻角拉起角速度的改变可通过驱动器(2. 4)和控制程序改变电机(2. 5)的细分数实现。另外，在特殊情况下，板卡(2. 可以给任意一台电机发出脉冲信号，使其单独运行，从而实现电机的单独调试。尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
权利要求
1.基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置，其特征在于，支撑装置包括支撑结构、攻角控制系统和几个不同的支撑子系统，其支撑子系统包括张线支撑子系统、翼尖支撑子系统和尾/腹/背支撑子系统。
2.如权利要求1所述的支撑结构，其特征在于可以连接攻角控制系统和不同的支撑子系统而实现不同的支撑方式。
3.如权利要求1或2所述的攻角控制系统，其特征在于其工作过程是由运动板卡发出脉冲信号，通过驱动器同时传递给两台步进电机，两台电机接收脉冲信号反相位同步转动，通过减速器带动支撑结构的旋转架和不同的支撑子系统，进一步带动模型旋转，实现不同支撑方式的攻角变化；其工作过程还可以通过驱动器和控制程序改变电机细分数实现攻角拉起角速度的改变；在特殊情况下，该系统还可通过控制程序实现每台电机的单独运转， 进行机构调试。
4.如权利要求1所述的张线支撑子系统，其特征在于当支撑结构连接该子系统时，八个张力调节件分别连接支撑结构两个旋转架的四角和该子系统的八根张线，张线通过套筒连接于机身而支撑模型，每个张力调节件可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。
5.如权利要求1所述的翼尖支撑子系统，其特征在于当支撑结构连接该子系统时，八个张力调节件分别连接支撑结构两个旋转架的四角和该子系统的八根张线，每四根张线连接一个翼尖而支撑模型，每个张力调节件可以调节张力大小，可实现模型姿态角的微调。
6.如权利要求1所述的尾/腹/背支撑子系统，其特征在于当支撑结构连接该子系统时，尾/腹/背支撑架连接于支撑结构的旋转架上，通过尾/腹/背支杆接头连接不同的支杆而支撑模型，可以实现尾部、腹部和背部三种不同的支撑方式。
全文摘要
本发明公开了一种基于多台电机同步运行的攻角控制方法和多功能支撑装置。所述装置包括支撑结构、攻角控制系统和几个不同的支撑子系统，其支撑子系统包括张线支撑子系统、翼尖支撑子系统和尾/腹/背支撑子系统，支撑结构通过连接攻角控制系统和不同的支撑子系统可以实现张线支撑、翼尖支撑、尾部支撑、腹部支撑和背部支撑。该装置攻角变化的实现过程是攻角控制系统的运动板卡发出脉冲信号，通过两台驱动器同时传递给两台电机，两电机接收脉冲信号反相位同步转动，通过支撑结构带动不同的支撑子系统带动模型转动，从而实现攻角变化。
文档编号G01M9/04GK102353512SQ20111020780
公开日2012年2月15日 申请日期2011年7月22日 优先权日2011年7月22日
发明者刘洋, 李岩, 王延奎, 王磊, 邓学蓥, 韩松梅 申请人:北京航空航天大学