一种机械传动试验台的控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种机械传动试验台的控制方法，主要包括：构建试验平台；基于构建的试验平台即试验台，进行转速控制、负载侧快速回零设置、负载正常工作转矩设置和转矩方向控制。本发明所述机械传动试验台的控制方法，可以克服现有技术中易发生二次破坏、可靠性低和安全性差等缺陷，以实现不易发生二次破坏、可靠性高和安全性好的优点。
【专利说明】一种机械传动试验台的控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及机械制造领域中的电气自动化控制部分，具体地，涉及一种机械传动 试验台的控制方法。
【背景技术】
[0002] 在机械传动（如减速箱、变速箱、液力耦合器等）的生产检验过程中，大多都采用 电机和电气传动对机械传动设备进行各种速度和载荷的测试，从而对机械的各项参数进行 验证。
[0003] 以两台电机的试验台为例，目前采用的是一台电机（主电机）进行速度控制并提 供动力，另外一台电机（负载电机）采用转矩控制并提供负载转矩，中间是被测机械件及测 试传感器（如转速转矩仪）。这种控制方法在机械正常时能够满足实验需要，但当被测机械 设备出现无法承受负荷而断裂时（由于很多实验项目是过载及疲劳试验，这种现象存在着 发生的可能），负载电机反向按最高速旋转，如不及时停车，对被测设备就可能造成二次破 坏而影响后面的研究和分析。
[0004] 在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术中至少存在易发生二次破坏、可靠 性低和安全性差等缺陷。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于，针对上述问题，提出一种机械传动试验台的控制方法，以实现 不易发生二次破坏、可靠性高和安全性好的优点。
[0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种机械传动试验台的控制方法，主 要包括：
[0007] a、构建试验平台；
[0008] b、基于构建的试验平台即试验台，进行转速控制、负载侧快速回零设置、负载正常 工作转矩设置和转矩方向控制。
[0009] 进一步地，在步骤a中，所述试验平台，包括在四象限运行、且依次连接的主电机、 机械连接件、减速/变速箱、被测机械件、转速/转矩传感器和负载电机；
[0010] 通过试验平台，能够将转矩给定的正负限幅值设置为绝对值相等的正负参考值， 便于负载电机的负载投入；
[0011] 所述主电机用于提供动力，负载电机被主电机拖曳并提供负载转矩，运行过程中 对被测机械件的转速/转矩传感器进行测量，完成各项功能和性能实验。
[0012] 进一步地，在步骤b中，所述转速控制的操作，具体包括：
[0013] 主电机的转速设定值按照需要进行设置，其它的控制环节按电机铭牌参数进行设 置；试验台机组将按设定速度运行。
[0014] 进一步地，所述转速控制的操作，具体还包括主电机的速度控制，即：
[0015] 速度设定值为速度给定值，经比较器与速度反馈值比较，比较的输出经PID运算 器输出至电机控制器，然后驱动主电机并调节试验台的机组转速。
[0016] 进一步地，所述转速控制的操作，具体还包括负载电机的控制，即：
[0017] 速度设定值为速度给定值，该值设定为零，经比较器与速度反馈值比较，比较的输 出经PID运算器输出至电机控制器，然后驱动主电机按照转矩限幅器的限制转矩使试验台 的机组转速向回零方向运行；
[0018] 当转矩限幅器的限制转矩小于主电机输出转矩时，负载电机被拖曳且按照转矩限 幅器的设置输出负载转矩；
[0019] 故障时由于主电机的动力不能传至负载电机，负载电机按转矩限幅器的设置转矩 进行制动和停车。
[0020] 进一步地，在步骤b中，所述负载侧快速回零设置的操作，具体包括：
[0021] 负载电机是在被主电机拖曳下被动发电运行，为达到负载侧电机在任意情况下处 于被拖曳的运行状态，设置负载电机传动控制的速度给定等于零。
[0022] 进一步地，在步骤b中，所述负载正的工作转矩设置的操作，具体包括：
[0023] 由于负载电机电气传动的速度给定为零，被主电机拖曳时，速度调节器输出饱和 即最大输出；
[0024] 在速度调节器输出侧设置限幅控制器，限幅控制器的给定值为负载电机的负载转 矩设置值。
[0025] 进一步地，所述负载正的工作转矩设置的操作，具体还包括：
[0026] 在需要不同负载转矩方向的试验台中，将转矩给定的正负限幅值设置为绝对值相 等的正负参考值对按转矩限幅器的正/负限幅进行设置，便于负载电机的负载投入。
[0027] 进一步地，在步骤b中，所述转矩方向控制的操作，具体包括：
[0028] 通过限幅控制量的绝对值相等，保障正负两个转矩方向的实验要求。
[0029] 本发明各实施例的机械传动试验台的控制方法，由于包括主要包括：构建试验平 台；基于构建的试验平台即试验台，进行转速控制、负载侧快速回零设置、负载正常工作转 矩设置和转矩方向控制；可以采用加载电机速度给定为零，通过速度环输出限幅的调节进 行负载转矩控制；从而可以克服现有技术中易发生二次破坏、可靠性低和安全性差的缺陷， 以实现不易发生二次破坏、可靠性高和安全性好的优点。
[0030] 本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变 得显而易见，或者通过实施本发明而了解。
[0031] 下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
【专利附图】
【附图说明】
[0032] 附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实 施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
[0033] 图1为本发明机械传动试验台的控制方法中机械传动试验台的控制的机组工作 原理示意图；
[0034] 图2为本发明机械传动试验台的控制方法中主电机控制系统逻辑图；
[0035] 图3为本发明机械传动试验台的控制方法中负载电机控制系统逻辑图。
[0036] 结合附图1，本发明实施例中附图标记如下：
[0037] 1-主电机；2-机械连接组件；3-减速/变速箱；4-被测机械件；5-转速/转矩传 感器；6-负载电机。
[0038] 结合附图2,本发明实施例中附图标记如下：
[0039] 1-速度反馈值；2-速度给定值；3-比较器；4-PID运算器；5-电机控制器；6-主电 机。
[0040] 结合附图3,本发明实施例中附图标记如下：
[0041] 1-速度反馈值；2-速度给定值；3-比较器；4-PID运算器；5-电机控制器；6-主电 机；7-转矩限幅器。
【具体实施方式】
[0042] 以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实 施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0043] 根据本发明实施例，如图1、图2和图3所示，提供了一种机械传动试验台的控制方 法。
[0044] 本发明的技术方案，采用加载电机速度给定为零，通过速度环输出限幅的调节进 行负载转矩控制。使在针对减速箱、变速箱、液力耦合器等进行测试的平台，测试过程更加 安全、可靠。
[0045] 本发明的技术方案，在正常工况时控制负载转矩，当发生机械故障时，按设定转矩 进行快速制动停车。停车时间快于自由停车，最大可能的保证了被测设备避免二次破坏。
[0046] 在本发明的技术方案中，机械传动试验台的控制方法，包括以下步骤：
[0047] ⑴试验台构成：试验台由主电机控制整个机组的转速，负载电机提供测试负载转 矩，两电机之间是被测机械件、传感器、机械连接组件。电气传动方面选择直流母线式的交 流传动或四象限整流的交流或直流传动，这样可以最大可能地节约实验能源。
[0048] ⑵试验台转速控制的实现：主电机的转速设定值按照需要进行设置，其它的控制 环节按电机铭牌参数进行设置。试验台机组将按设定速度运行。
[0049] ⑶试验台负载侧快速回零的设置：负载电机是在被主电机拖曳下被动发电运行， 为达到负载侧电机在任意情况下处于被拖曳的运行状态，设置负载电机传动控制的速度给 定等于零。这样，保证了负载电机的速度回零趋势，在故障情况下，控制器控制电机向零速 方向运行。
[0050] ⑷试验台负载正常的工作转矩设置：由于负载电机电气传动的速度给定为零，被 主电机拖曳时，速度调节器输出饱和（最大输出）。在速度调节器输出侧设置限幅控制器， 限幅控制器的给定值为负载电机的负载转矩设置值。这样，可通过转矩给定限幅的方式进 行负载正常的工作转矩设定。
[0051] (5)试验台转矩方向控制：通过限幅控制量的绝对值相等保障正负两个转矩方向的 实验要求。
[0052] 具体实施实施时，本发明的技术方案，主要包括：
[0053] ⑴以下以简单的5双电机试验台对控制系统进行描述，生产用试验台可由此衍生 出其它模式。
[0054] ⑵试验台由图1主电机1、机械连接组件2、减速/变速箱3、被测机械件4、转速/ 转矩传感器5和负载电机6构成在四象限运行的试验台中，可将转矩给定的正负限幅值设 置为绝对值相等的正负参考值，便于负载电机的负载投入。由主电机1提供动力，负载电机 6被主电机1拖曳并提供负载转矩，运行过程中对被测机械件4的转速/转矩传感器5进行 测量，完成各项功能和性能实验。
[0055] ⑶主电机的速度控制如图2所示，速度设定值为速度给定值2,经比较器3与速度 反馈值1比较，比较的输出经PID运算器4输出至电机控制器5,然后驱动主电机6并调节 图1的机组转速。
[0056] ⑷负载电机的控制如图3所示，速度设定值为速度给定值2,该值设定为零，经比 较器3与速度反馈值1比较，比较的输出经PID运算器4输出至电机控制器5,然后驱动主 电机6按照转矩限幅器7的限制转矩使图1的机组转速向回零方向运行。当转矩限幅器7 的限制转矩小于主电机输出转矩时，负载电机被拖曳且按照转矩限幅器7的设置输出负载 转矩。故障时由于主电机的动力不能传至负载电机，负载电机按转矩限幅器7的设置转矩 进行制动和停车。
[0057] (5)在需要不同负载转矩方向的试验台中，可将转矩给定的正负限幅值设置为绝对 值相等的正负参考值对按转矩限幅器7的正/负限幅进行设置，便于负载电机的负载投入。
[0058] 最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明， 尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可 以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。 凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的 保护范围之内。
【权利要求】
1. 一种机械传动试验台的控制方法，其特征在于，主要包括： a、 构建试验平台； b、 基于构建的试验平台即试验台，进行转速控制、负载侧快速回零设置、负载正常工作 转矩设置和转矩方向控制。
2. 根据权利要求1所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，在步骤a中，所述 试验平台，包括在四象限运行、且依次连接的主电机、机械连接件、减速/变速箱、被测机械 件、转速/转矩传感器和负载电机； 通过试验平台，能够将转矩给定的正负限幅值设置为绝对值相等的正负参考值，便于 负载电机的负载投入； 所述主电机用于提供动力，负载电机被主电机拖曳并提供负载转矩，运行过程中对被 测机械件的转速/转矩传感器进行测量，完成各项功能和性能实验。
3. 根据权利要求2所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，在步骤b中，所述 转速控制的操作，具体包括： 主电机的转速设定值按照需要进行设置，其它的控制环节按电机铭牌参数进行设置； 试验台机组将按设定速度运行。
4. 根据权利要求3所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，所述转速控制的 操作，具体还包括主电机的速度控制，即： 速度设定值为速度给定值，经比较器与速度反馈值比较，比较的输出经PID运算器输 出至电机控制器，然后驱动主电机并调节试验台的机组转速。
5. 根据权利要求3所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，所述转速控制的 操作，具体还包括负载电机的控制，即： 速度设定值为速度给定值，该值设定为零，经比较器与速度反馈值比较，比较的输出经 PID运算器输出至电机控制器，然后驱动主电机按照转矩限幅器的限制转矩使试验台的机 组转速向回零方向运行； 当转矩限幅器的限制转矩小于主电机输出转矩时，负载电机被拖曳且按照转矩限幅器 的设置输出负载转矩； 故障时由于主电机的动力不能传至负载电机，负载电机按转矩限幅器的设置转矩进行 制动和停车。
6. 根据权利要求3-5中任一项所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，在步 骤b中，所述负载侧快速回零设置的操作，具体包括： 负载电机是在被主电机拖曳下被动发电运行，为达到负载侧电机在任意情况下处于被 拖曳的运行状态，设置负载电机传动控制的速度给定等于零。
7. 根据权利要求6所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，在步骤b中，所述 负载正的工作转矩设置的操作，具体包括： 由于负载电机电气传动的速度给定为零，被主电机拖曳时，速度调节器输出饱和即最 大输出； 在速度调节器输出侧设置限幅控制器，限幅控制器的给定值为负载电机的负载转矩设 置值。
8. 根据权利要求7所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，所述负载正的工 作转矩设置的操作，具体还包括： 在需要不同负载转矩方向的试验台中，将转矩给定的正负限幅值设置为绝对值相等的 正负参考值对按转矩限幅器的正/负限幅进行设置，便于负载电机的负载投入。
9.根据权利要求8所述的机械传动试验台的控制方法，其特征在于，在步骤b中，所述 转矩方向控制的操作，具体包括： 通过限幅控制量的绝对值相等，保障正负两个转矩方向的实验要求。
【文档编号】G05D27/02GK104156021SQ201410397131
【公开日】2014年11月19日 申请日期:2014年8月12日 优先权日:2014年8月12日
【发明者】杨更新, 李佳宁 申请人:北京天拓四方科技有限公司