三轴加速度与温度同步控制系统及其控制方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及一种Ξ轴加速度与溫度同步控制系统及其控制方法，可按照时间历程 同步模拟飞行器飞行过程中轴向、切向、法向Ξ个方向的加速度W及溫度共四个环境因素 的连续变化。
【背景技术】
[0002] 真实的飞行环境是加速度、溫度等多种环境因素同时作用的一个复杂环境，然而 现行环境试验标准下的试验体系对上述环境因素的模拟多W单一环境因素为主，例如目前 的加速度试验和溫度试验是各自独立进行的，且每一次加速度试验只能控制单一轴向且稳 定的加速度，无法同步控制飞行器全飞行过程中轴向、切向、法向Ξ个方向加速度与溫度运 四个环境因素的同步变化，导致无法真实再现运四种环境因素对飞行器结构W及性能的禪 合效应。因此，开展Ξ轴加速度与溫度的同步控制技术具有十分重要的意义。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种Ξ轴加速度与溫度同步控制 系统及其控制方法。
[0004] 本发明通过W下技术方案来实现上述目的：
[0005] -种Ξ轴加速度与溫度同步控制系统，包括主控计算机和离屯、机，所述离屯、机设 置有主轴、主电机、转臂、仪器舱和仪器舱集流环，所述转臂的前端设置有吊舱，所述吊舱由 偏航框与滚转框十字正交组成，所述偏航框通过偏航框转轴I和偏航框转轴Π 竖立安装在 所述转臂的前端，所述偏航框设置有偏航框电机I和偏航框电机Π ，所述偏航框电机I安装 有偏航框集流环I，所述偏航框电机Π 安装有偏航框集流环Π ，所述偏航框电机I的转轴与 所述偏航框转轴I固定连接，所述偏航框电机Π 的转轴与所述偏航框转轴Π 固定连接，所述 滚转框通过滚转框转轴I和滚转框转轴Π 水平安装在所述偏航框内，所述滚转框设置有滚 转框电机I和滚转框电机Π ，所述滚转框电机I安装有滚转框集流环I，所述滚转框电机Π 安 装有滚转框集流环Π ，所述滚转框电机I的转轴与所述滚转框转轴I固定连接，所述滚转框 电机Π 的转轴与所述滚转框转轴Π 固定连接，所述滚转框装有用于为试验产品加热的加热 带和用于放置所述试验产品的保溫容器，所述滚转框的保溫容器内设置有用于装在所述试 验产品上的Ξ轴加速度计、溫度计和应变片，所述偏航框电机I、所述偏航框集流环I、所述 偏航框电机Π 、所述偏航框集流环Π 、所述滚转框电机I、所述滚转框集流环I、所述滚转框 电机Π 、所述滚转框集流环Π 、所述加热带、所述Ξ轴加速度计、所述溫度计和所述应变片 均与所述仪器舱内的控制单元电连接，所述主控计算机通过所述仪器舱集流环与所述仪器 舱内的控制单元电连接。
[0006] 优选地，所述转臂的尾端设置有配平块。
[0007] 优选地，所述转臂的前端设置为水平的U型叉结构，所述偏航框位于所述转臂前端 的U型叉内。
[0008] 优选地，所述滚转框的保溫容器内设置有用于固定试验产品的夹具。
[0009] 根据上述Ξ轴加速度与溫度同步控制系统得出Ξ轴加速度与溫度的同步控制方 法，设离屯、机转臂的逆时针单向旋转角速度为ω，设偏航框转动所产生的偏航角为Φ，设滚 转框转动所产生的滚转角为Φ，具体包括W下步骤：
[0010] Α:加载同步控制指令表，即将试验产品的Ξ轴加速度和溫度的同步控制指令表 [ti Gxi Gyi Gzi Ti，…tN Gxn Gyn GznTn]加载到主控计算机上，同步控制指令表[ti Gxi Gyi Gzi Τι,···?Ν Gxn Gyn GznTn]按时间历程表[ti,…tN]对每一个时刻试验产品的S轴加速度和 溫度进行描述；
[00川 B:将同步控制指令表转换成多轴同步控制参数表[ti ωι φι φι，Τι···?Ν ωΝ Φν Φ Ν Τν]；
[0012] C:将多轴同步控制参数表下载到仪器舱内的多轴运动控制器，并生成电子凸轮 表；
[0013] D:多轴同步控制与测量，通过主控计算机控制仪器舱内的多轴运动控制器，通过 仪器舱内的多轴运动控制器解读电子凸轮表，通过电子凸轮表计算出每个时刻各轴系应该 达到的数值，即应该达到的Ξ轴加速度ω、φ、Φ和溫度Τ，并通过实时现场总线将运些参数 分别发送给仪器舱内的变频器、四台驱动器W及溫控仪，从而驱动离屯、机的主电机、两台偏 航框电机、两台滚转框电机W及加热带运行，各电机的转速和角度通过各自的集流环进行 测量和反馈，试验产品的溫度通过溫度计来采集和反馈，在控制和测量的过程中通过电子 凸轮表监控和确保4轴之间的同步性。
[0014] 进一步地，上述步骤Β具体包括W下小步骤：
[001引 Β1:将同步控制指令表[ti Gxi Gyi Gzi Τι，···?Ν Gxn Gyn GznTn]按照时间历程表 [ti，-'tN]拆解成Ξ轴加速度参数表[ti Gxi Gyi Gzi，…tN Gxn Gyn Gzn巧P溫度控制参数表[ti Τι,···?Ν Τν]两部分；
[0016] B2:将Ξ轴加速度参数表[tlGxlGγlGzl，…tNGxNGγNGzN]按时间历程表[tl，… tN]转换成Ξ轴运动控制参数表[tl ωι Φι Φι,…tN ?Ν Φν Φν];
[0017] 83:将；轴运动控制参数表[ti ωι Φι φι，···?Ν ωΝ Φν Φν]与溫度控制参数表
[ti τν-tN Τν]按照时间历程表[ti，…tN]进行匹配检查，时间匹配完全正确后重新装订成 为新的多轴同步控制参数表[ti ωι化φι，Τν··?Ν WN Φν Φν Τν]。
[0018] 更进一步地，上述步骤Β2中转换成Ξ轴运动控制参数表[ti ωι Φι Φι,…tN ?Ν Φν Φν]的过程包括W下小步骤：
[0019] B21:设任意时刻（tn)离屯、机持续旋转角速度为ωη，偏航框角度为Φη，滚转框角度 为Φ η ,整个吊舱加速度由罔心加速度Gn。、垂直加速度Gvn和切向加速度Gt。的合加速度提供， 离屯、机的Ξ轴加速度[Gxn GYn Gzn]由吊舱加速度[GTn GNn Gvn]向离屯、机坐标系中的轴向、切 向、法向投影得到，且都满足如下公式，其中r为有效半径，g = 9.8m/s2，
[0022]按照欧拉原理对离屯、机及吊舱运动与离屯、机加速度之间的转换关系进行坐标转 换，转换关系如下，
[0023]
(3);
[0024] B22:根据方程（1)、（2)和(3)，得出离屯、机持续旋转的角速度ωη、偏航框角度Φη和 滚转框角度Φ η的Ξ个公式，
[002引 Β23:按照时间历程表[tl，…tN]依次读取每一个时刻的Ξ轴加速度[Gxn GYn Gzn]， 得到每一个时刻的Ξ轴运动控制参数[ω。Φη Φη]，从而将Ξ轴加速度参数表[tl Gxi GyI Gzi,…tN Gxn Gyn GzN]转换成二轴运动巧制参数表[tl ωι化Φ?,…tN "N Φν Φν]。
[0029] 进一步地，上述步骤C具体包括W下小步骤：
[0030] C1:将多轴同步控制参数表[ti ωι Φι (l)i，Tr..tN WN斬Φν Tn]下载到仪器舱 内的多轴运动控制器中；
[0031] C2:通过仪器舱内的多轴运动控制器把离屯、机旋转角速度ω、偏航角Φ、滚转角Φ W及溫度Τ分别视为4个平等且同步控制的运动轴系，并对每个轴系的各控制参数点之间进 行插值W增加各轴控制的连续性和柔性；
[0032] C3:将插值后的4个轴系通过电子凸轮技术组合为一个电子凸轮表。
[0033] 进一步地，试验产品各轴向的加速度、试验产品的应变分别通过Ξ轴加速度计和 应变片实时采集，所采集到的轴向加速度数据、应变数据和试验产品的溫度数据实时同步 地显示在主控计算机的人机界面上。
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