专利名称：电动力加载负载模拟装置的制作方法
技术领域：
电动力加载负载模拟装置技术领域[0001]本实用新型涉及一种能提高系统响应速度和加载精度的直线形式电动力加载负载模拟装置。
背景技术：
[0002]力加载负载模拟装置可以模拟飞行部件在运行过程中舵面所受空气气动力(或水动载荷)，加载器是武器系统地面仿真设备之一。随着科技和国防事业的发展，迫切需要高性能的负载模拟器，为新型飞机、导弹、鱼雷等飞行器应用提供性能实验数据，为新技术的推广提供可靠的实验资料，而国防军事、工业的需求也大大推动了负载模拟器的发展。[0003]力加载负载模拟装置是在半实物仿真过程中，给参试舵机施加力，用以模拟参试部件飞行过程中作用在部件舵面上的气动(或水动)载荷，使得在实验室条件下复现参试部件在运行时舵面所受的各种载荷，从而检测其舵机驱动系统的技术性能指标，将传统的自破坏性全实物实验转化为实验室条件下的预测性研究，以达到缩短研制周期，节约研制经费，提高可靠性和成功率的目的。[0004]目前，直线力加载系统通常采用液压油缸或电动缸进行，液压油缸加载系统维护复杂、且污染环境；电动缸加载系统响应速度慢、加载精度不高。发明内容[0005]本实用新型的目的为了克服上述现有技术存在的问题，而提供一种电动力加载负载模拟装置，本装置克服了液压油缸加载带来的维护困难、环境污染问题，解决了采用电动缸加载响应速度慢、加载精度不高的问题，该装置具有结构简单、操作方便、易于维护、响应速度快、加载精度高等优点。[0006]本实用新型的技术解决方案为[0007]电动力加载负载模拟装置，由机械部分和测控系统组成，机械部分包括机械台体、 直线电机、光栅尺或磁栅尺、输出轴、限位块、拉压力传感器以及拉环；光栅尺或磁栅尺用于测量直线电机动子运动的位移；拉压力传感器用于测量系统输出力的大小；直线电机的底座通过T型螺杆固定安装在机械台体上且直线电机的动子放置在机械台体的直线导轨上， 机械台体上设有“T”型槽，可根据实际需要调整直线电机的固定位置；光栅尺或磁栅尺通过安装座安装在直线电机的底座一侧和直线电机动子上，输出轴安装在直线电机动子部分的前端，并与力传感器联接；限位块安装在直线电机的底座上并限制直线电机动子的行程， 拉环安装在力传感器另一端，直接与负载相连；测控系统用于控制直线电机。测控系统用于采集电机输出力的大小并控制直线电机出力。[0008]所述的直线电机的直接驱动动子做直线运动，并通过安装在动子前端的输出轴将运动传导到被加载的试件上；直线电机的动子放置在精密的滑动导轨上，以减少摩擦力，降低装置中的非线性环节。[0009]所述的力传感器为拉压力传感器。[0010]所述的输出轴或拉环的材料为45号钢。[0011]所述的限位块由限位座和缓冲橡胶组成，限位座通过缓冲橡胶安装在直线电机的底座上。[0012]所述的机械部分还包括电气限位组件，由限位挡块和电气限位开关组成，限位挡块通过内六角螺钉固定在直线电机的动子上，电气限位开关通过另一内六角螺钉安装在安装座上，安装座固定在直线电机的底座上。[0013]所述的机械部分还包括右调整垫块和左调整垫块，右调整垫块和左调整垫块分别安装在直线导轨两侧上。[0014]使用本装置时，将电气的测控系统完成各种数据的管理、处理和显示功能，以控制管理计算机为基础，由伺服控制模块(含有数据采集模块)、通讯模块以及驱动单元、拉压力传感器和光栅尺构成闭环系统，控制计算机是电气测控系统的基础，实现对直线电机的运动控制管理、对用户的各种输入/输出进行管理以及故障检测和安全保护等控制管理功能，它还完成各种数据的管理、处理和显示功能。[0015]本实用新型的原理为系统通过控制计算机发送控制指令，并控制加载系统按照指令完成力伺服跟踪。加载系统的输出轴与舵机的输出轴通过力传感器刚性连接。在舵机输入指令信号瞬间，加载系统的输入信号U1=O,系统处于启动状态，电机尚未转动但已加压，在舵机运动趋势的作用下，力传感器输出力信号Uf古0，这个力就是多余力。力传感器测试的力信号反馈给加载系统，加载控制器输出控制信号，经放大后驱动电机加载，使加载系统的轴与舵机一起运动，多余力也随之减小。[0016]本实用新型与现有装置相比的优点在于本实用新型由于采用了直线电机作为加载动力单元提高了系统响应速度及加载精度，取代了液压油缸加载带来的维护困难及环境污染问题；本实用新型具有结构简单、操作方便、易于维护、响应速度快、加载精度高等优
[0017]图[0018]图[0019]图[0020]图[0021]图I为本实用新型的结构示意图。2为本实用新型的安装结构图。3为使用于本系统的结构框图。4为本实用新型的控制部分原理图。5为本实用新型的计算机控制流程图。
具体实施方式
[0022]结合附图对本实用新型作进一步的描述。[0023]如图I所示，本实用新型由由机械部分和测控系统组成，其中机械部分包括机械台体I、直线电机2、光栅尺3、输出轴4、限位块5、拉压力传感器6以及拉环7，光栅尺3用于测量直线电机2动子运动的位移；力传感器6用于测量系统输出力的大小；直线电机2的底座通过T型螺杆固定安装在机械台体I上且直线电机2的动子放置在机械台体I的直线导轨10上，机械台体I上设有“T”型槽，可根据实际需要调整直线电机2的固定位置。光栅尺3通过安装座19安装在直线电机2的底座一侧和直线电机2动子上，输出轴4安装在4直线电机动子部分的前端，并与力传感器6联接，限位块5安装在直线电机2的底座上并限制直线电机动子的行程，拉环7安装在力传感器6的另一端，直接与负载相连；测控系统用于采集电机输出力的大小并控制直线电机出力。[0024]如图2所示，为本实用新型的安装结构图，限位座8和缓冲橡胶9这两个组件构成了图I中的限位块5 ;限位挡块12和电气限位开关14组成电气限位组件，限位挡块12通过内六角螺钉13固定在直线电机的动子上，电气限位开关通过另一内六角螺钉15安装在安装座19上，安装座19固定在直线电机2的底座21上；右调整垫块和左调整垫块分别安装在直线导轨两侧上，直线电机的动子通过右调整垫块11和左调整垫块20连接到直线导轨10上，并使其能平滑运动。光栅尺3通过又一内六角螺钉16和再一内六角螺钉17分别安装在安装座19和直线电机的动子上。[0025]如图3所示，使用于本系统的结构框图。左边是力加载设备，右边是承载舵机，加载设备的输出轴与舵机的输出轴分别与拉压力传感器6刚性连接。在舵机输入指令信号瞬间，加载设备的输入信号Ur=O,装置处于启动状态，电机尚未转动但已加压，在舵机运动趋势的作用下，力传感器输出力信号Uf古0，这个力就是多余力。力传感器测试的力信号反馈给加载设备，加载控制器输出控制信号，经放大后驱动电机加载，使加载设备的轴与舵机一起运动，多余力也随之减小。[0026]使用仿真机或控制计算机发生指令加载时，由仿真计算机或控制计算机产生加载指令，发送给伺服控制系统，指令通过伺服闭环算法后输出为电信号指令给伺服驱动，并驱动电机给舵机进行加载。[0027]使用梯度加载时，由于舵机运动产生了线位移Sf，其位移信号Sf经光栅尺测量输出，此信号经过函数发生器，变换成加载设备的输入力信号Ur=KUf (Sf)，加载系统在Ur和Uf 的共同作用下通过加载控制器控制电机对舵机加载。[0028]如图4所示，为本实用新型的测控系统原理图。电气的测控系统完成各种数据的管理、处理和显示功能，以控制管理计算机为基础，由伺服控制模块(含有数据采集模块)、 通讯模块以及驱动单元、力传感器和光栅尺构成闭环系统，控制计算机是电气测控系统的基础，实现对直线电机的运动控制管理、对用户的各种输入/输出进行管理以及故障检测和安全保护等控制管理功能，它还完成各种数据的管理、处理和显示功能。[0029]如图5所示，为本实用新型的计算机控制流程图。系统初始化后，首先选择工作方式选择系统测试方式还是控制加载方式。对于系统测试方式，首先选择测试模式，然后输入测试参数开始测试，达到工作时间后结束退出。对于控制加载方式，系统与仿真机开始通讯，接收仿真机发送过来的参数开始测试，达到工作时间后结束退出。
权利要求1.电动力加载负载模拟装置，由机械部分和测控系统组成，机械部分包括机械台体、直线电机、光栅尺或磁栅尺、输出轴、限位块、拉压力传感器以及拉环；其特征在于直线电机通过T型螺杆固定安装在机械台体上且直线电机的动子放置在机械台体的直线导轨上，机械台体上设有“T”型槽；光栅尺或磁栅尺通过安装座安装在直线电机的底座一侧和直线电机动子上；输出轴安装在直线电机动子部分的前端，并与拉压力传感器联接；限位块安装在直线电机的底座上并限制直线电机动子的行程，拉环安装在力传感器另一端，直接与负载相连；测控系统用于采集电机输出力的大小并控制直线电机出力。
2.根据权利要求I所述的电动力加载负载模拟装置，其特征在于所述的力传感器为拉压力传感器。
3.根据权利要求I所述的电动力加载负载模拟装置，其特征在于所述的输出轴或拉环的材料为45号钢。
4.根据权利要求I所述的电动力加载负载模拟装置，其特征在于所述的限位块由限位座和缓冲橡胶组成，限位座通过缓冲橡胶安装在直线电机的底座上。
5.根据权利要求I一 4之一所述的电动力加载负载模拟装置，其特征在于所述的机械部分还包括电气限位组件，由限位挡块和电气限位开关组成，限位挡块通过内六角螺钉固定在直线电机的动子上，电气限位开关通过另一内六角螺钉安装在安装座上，安装座固定在直线电机的底座上。
6.根据权利要求I一 4之一所述的电动力加载负载模拟装置，其特征在于所述的机械部分还包括右调整垫块和左调整垫块，右调整垫块和左调整垫块分别安装在直线导轨两侧上。
专利摘要本实用新型涉及电动力加载负载模拟装置，由机械部分和测控系统组成，机械部分包括机械台体、直线电机、光栅尺或磁栅尺、输出轴、限位块、拉压力传感器以及拉环；直线电机通过T型螺杆固定安装在机械台体上且直线电机的动子放置在机械台体的直线导轨上，机械台体上设有“T”型槽；光栅尺或磁栅尺通过安装座安装在直线电机的底座一侧和直线电机动子上；输出轴安装在直线电机动子部分的前端，并与拉压力传感器联接；限位块安装在直线电机的底座上并限制直线电机动子的行程，拉环安装在拉压力传感器另一端，直接与负载相连；测控系统用于采集电机输出力的大小并控制直线电机出力。本实用新型具有结构简单、操作方便、易于维护、响应速度快、加载精度高等优点。
文档编号G01M15/02GK202748225SQ201220371260
公开日2013年2月20日 申请日期2012年7月30日 优先权日2012年7月30日
发明者刘冲, 胡良, 黄海明 申请人:武汉华中航空测控技术有限公司