[发明专利]磁流变液负载模拟器

说明书

技术领域

本发明涉及一种能模拟各种负载信号的负载模拟装置，属于伺服控制及半实物仿真领 域。

背景技术

目前，在航空航天、武器装备等各种高精尖技术领域中，通常需要对驱动单元或者产 品其他关键部件进行动态测试，测试其性能以保证所设计产品的可靠性，并通过改进优化 产品满足产品对性能的要求。要保证检测数据的可信度，必须要真实负载环境下对被测试 设备检测。但是，在真实环境中进行产品检测需要耗费大量的人力物力，有的甚至不可实 现，如地震波动载荷。所以需要在实验室环境下模拟所需要的负载，实现地面半实物仿真， 对被测试物体进行动态测试。此技术具有良好的可控性、无破坏性、全天候以及操作简单 方便、实验具有可重复性等优点，其经济性是经典自破坏性实验所无法比拟的。为了实现 在实验室条件下半实物的复现被测对象在实际工作过程中所受的动力载荷，模拟被测对象 在实际工作中所受动力载荷环境，将经典的自破坏性实验转化为实验室条件下的预测研 究，传统的负载模拟器应运而生。但是传统的负载模拟器一直存在很多技术难题：传统负 载模拟器受到被测试物体运动干扰，严重影响系统的加载性能，难以保证小力矩加载性能 和高精度的动态加载；真实负载变化多样，变化剧烈，传统负载模拟器的带宽很难满足要 求；为提高传统负载模拟器性能，其控制策略复杂，控制策略通用性较差。

为了彻底消除负载模拟器的弊端，急需新的设备和技术去提高动态加载性能和加载带 宽，实现精确的负载模拟。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有的负载模拟器受到被测试物体运动干扰，严重影响系统 的加载性能，难以保证小力矩加载性能、高精度和高带宽的动态加载的问题，提供一种磁 流变液负载模拟器。

本发明所述的磁流变液负载模拟器包括力矩传感器13、力矩电机27、工控机1、A/D 板卡5、D/A板卡6、伺服放大器7、恒流源8、稳压器9、一号磁流变液离合器17、二号 磁流变液离合器18和一号轴31；

力矩电机27用于通过传动机构带动一号磁流变液离合器17的主动件和二号磁流变液 离合器18的主动件反向同速运动，一号磁流变液离合器17的从动件和二号磁流变液离合 器18的从动件都与一号轴31键连接，所述一号轴31通过两个联轴器为运动的被测试电 机11进行加载，力矩传感器13设置在所述两个联轴器之间，用于检测一号轴31的力矩；

力矩传感器13将检测到的力矩信号通过A/D板卡5发送给工控机1，工控机1将该 力矩信号与给定力矩信号对比后给出控制信号，D/A板卡6对该控制信号进行DA转换后 发送至伺服放大器7，伺服放大器7对DA转换后的信号进行放大，并将放大后的信号发 送给恒流源8，恒流源8根据接收到的信号来控制一号磁流变液离合器17和二号磁流变 液离合器18的电流，稳压器9用于稳定恒流源8的电流。

被测试电机的角位置通过编码器采集，工控机将实际的位置信号与给定理想位置信号 比较，根据二者的偏差控制被测试电机按要求运动。磁流变液负载模拟器利用两个磁流变 液离合器实现力矩传动：力矩电机通过锥齿轮组带动两个磁流变液离合器的主动件反向旋 转，从动件都与被测试电机轴连接，实现力矩输出并作用给被测试电机充当负载，由于两 个磁流变液离合器主动件旋转方向相反，所以两个磁流变液离合器从动件输出的力矩反 向，通过控制两个磁流变液离合器中激磁线圈通电电流，便可使两个磁流变液离合器传递 的力矩发生改变。通过力矩传感器采集被测试电机轴上的力矩信号传递给工控机，实现力 矩变化，精确控制力矩。

本发明的有益效果是，利用磁流变液在外加磁场作用下其流变行为和流变特性发生急 剧变化，流变过程持续时间极短且可逆，液体流变后本身剪切屈服应力与外加磁场强度存 在一定函数关系，可以通过改变激磁电流可以控制磁流变液离合器传递的力矩，进而模拟 力矩负载。这样通过磁流变液传递的柔性力矩不同于以往的传统负载模拟器，可以不受被 测试物体运动的影响，实现更高精度更高频响的动态加载。

附图说明

图1是实施方式一所述的磁流变液负载模拟器的系统原理图，其中15、19、22、23、 29和30均表示轴承；

图2是实施方式一中的磁流变液离合器的原理示意图，其中，007是外壳；