水电串联测功系统的控制方法、装置、设备及存储介质与流程

本申请涉及功率测量，特别地，涉及一种水电串联测功系统的控制方法、装置、设备及存储介质。

背景技术：

1、水力测功机是利用水对旋转的转子形成的摩擦力矩吸收并传递动力机械的输出功率的装置。水力测功机的主体为水力制动器，它由转子和外壳组成，外壳由滚动轴承支撑，因而可以自由摆动。固定在外壳上的力臂将作用在外壳上的力矩传递给测力装置。制动器的转子被封闭在外壳内，其间充以水。测功机工作时，水被转子带动获得动量矩并传递给外壳。这样，动力机械加给转子的转矩以同样大小作用于外壳上。动力机械的输出功率则通过水分子间的相互摩擦而变成热能。水力测功机存在体积小，加载力大的特点，但水力测功机动态响应差。

2、交流电力测功机是市面上最先进的加载测功设备，尤其在中小功率以及微小功率的动力机械加载测功试验中，可以兼顾各动力机械的低速及高速加载测功试验，相对其它类型测功加载设备而言，在性能、可靠性、维护难易程度等方面都有比较明显的优势；尤其在低速机械的加载测功方面，则更是其它方法无可比拟的，它几乎可以从0转速开始就可以提供电力测功机的额定转矩。但是交流电力测功机造价高，功率难以做大。

3、因此，市面上诞生了水电串联测功系统，可以利用一定控制策略进行测功机的优势互补，在满足大功率加载的同时，兼顾动态特性，然而，受水力测功机和电力测功机各自的特性，联动控制时因水力测功机加载非线性较重，通过常规的扭矩偏差闭环控制效果不佳，尤其是对于刚开始加载阶段，水门需要大量时间走过空行程，如果盲目加快速度则容易引起振荡，同时也会给水电串联测功系统的联动控制带来一定难度。

技术实现思路

1、本申请一方面提供了一种水电串联测功系统的控制方法，以解决现有水电串联测功系统的控制策略存在控制效果不佳、控制难度大的技术问题。

2、本申请采用的技术方案如下：

3、一种水电串联测功系统的控制方法，包括步骤：

4、按一定比例将设定的总扭矩分配给串联连接的水力测功机和电力测功机；

5、按照线性特征控制水力测功机的扭矩加载过程进行扭矩加载；

6、当水力测功机未加载至自身的扭矩分配值之前，通过闭环控制使电力测功机按线性特征加载扭矩确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致；当水力测功机加载超过自身的扭矩分配值后，通过闭环控制使电力测功机相应的减小扭矩实现扭矩卸载以确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致。

7、进一步地，所述水力测功机的扭矩分配值等于水力测功机的额定扭矩值。

8、进一步地，所述按照线性特征控制水力测功机的扭矩加载过程进行扭矩加载，具体包括步骤：

9、通过建模确定水力测功机的水门角度和扭矩加载的模型关系；

10、每次加载控制时，先通过角度传感器获取水门当前实际角度，根据实际角度确定水门转动的角速度使水力测功机的水门无论在什么角度下扭矩加载的速度相一致，扭矩加载呈线性。

11、进一步地，所述水电串联测功系统输出的实时总扭矩通过与水力测功机输出端靠近被测对象的总扭矩传感器测量得到。

12、进一步地，所述水力测功机加载用的水门通过伺服电机套装进行驱动，所述伺服电机套装通过ethercat总线控制。

13、进一步地，所述水力测功机的加载力由拉压力传感器测量确定。

14、进一步地，所述电力测功机由变频器控制加载，所述变频器加载设置通过ethercat总线控制。

15、本申请的另一优选实施例还提供了一种水电串联测功系统装置，包括：

16、总扭矩分配模块，用于按一定比例将设定的总扭矩分配给串联连接的水力测功机和电力测功机；

17、扭矩加载特性控制模块，用于按照线性特征控制水力测功机的扭矩加载过程进行扭矩加载；

18、扭矩加载联动控制模块，用于当水力测功机未加载至自身的扭矩分配值之前，通过闭环控制使电力测功机按线性特征加载扭矩确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致；当水力测功机加载超过自身的扭矩分配值后，通过闭环控制使电力测功机相应的减小扭矩实现扭矩卸载以确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致。

19、本申请的另一优选实施例还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现所述水电串联测功系统的控制方法的步骤。

20、本申请的另一优选实施例还提供了一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，在所述程序运行时控制所述存储介质所在的设备执行所述水电串联测功系统的控制方法的步骤。

21、相比现有技术，本申请具有以下有益效果：

22、本申请一方面通过获取水门位置进行针对性的加载速度控制，使水力测功机的水门无论在什么角度下扭矩加载的速度都是一致的，扭矩加载呈线性，特征控制可控，减少对电力测功的控制难度保证了加载精确性和一致性；另一方面，本申请通过水电串联配合控制策略，完成了电力测功机和水力测功机优劣互补，获得了更高的加载功率和更快的响应精度，从而在满足大功率加载的同时，兼顾动态特性。

23、本申请提供了除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本申请还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本申请作进一步详细的说明。

技术特征：

1.一种水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，

3.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，

5.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的水电串联测功系统的控制方法，其特征在于，所述电力测功机由变频器控制加载，所述变频器加载设置通过ethercat总线控制。

8.一种水电串联测功系统装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，

10.一种存储介质，所述存储介质包括存储的程序，其特征在于，

技术总结
本申请公开了一种水电串联测功系统的控制方法、装置、电子设备及存储介质，所述方法包括步骤：按一定比例将设定的总扭矩分配给串联连接的水力测功机和电力测功机；按照线性特征控制水力测功机的扭矩加载过程进行扭矩加载；当水力测功机未加载至自身的扭矩分配值之前，通过闭环控制使电力测功机按线性特征加载扭矩确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致；当水力测功机加载超过自身的扭矩分配值后，通过闭环控制使电力测功机相应的减小扭矩实现扭矩卸载以确保水电串联测功系统输出的实时总扭矩与设定的总扭矩相一致。本申请实现了水电测功优劣互补，减少控制难度保证了加载精确性和一致性，获得了更高加载功率和更快响应精度。

技术研发人员：袁凯南,彭天玲,崔壮平,刘国金,陶建东
受保护的技术使用者：中机国际工程设计研究院有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15