[发明专利]一种电动变加载仿真系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机加载领域，特别是涉及一种电动变加载仿真系统及方法。

背景技术

舵机是改变船舶或飞行器航行方向时，将舵转至所需角度的装置，通常安装于船舶或飞行器的尾部，由驾驶人员在驾驶台上通过操纵装置和传动装置远距离操纵。在航空航天方面，舵机也是飞行控制系统的重要组成部分，导弹姿态变换的俯仰、偏航、滚转运动等都是靠舵机相互配合完成的。舵机在许多工程上都有应用，其性能的好坏直接决定着飞行器的动态品质。随着我国航天、航空科技的不断发展，对舵机系统性能指标的要求越来越高，而舵机性能指标的实验测试尤为重要。如果采用现场实验去测试舵机的性能指标，不仅浪费了国家技术人员的时间和国家经费，而且由于天气等原因实验不能随时进行，实验次数少，不能够得到准确完整的实验数据，无形地增加了研制周期。由于舵机系统研制技术复杂、生产周期长、制造成本高，一旦现场实验失败，将造成无法挽回的损失。加载系统102对于高效研究舵机系统性能指标起到关键性作用，因此，提高加载系统102的响应速率以及测试精度，模拟其在飞行过程中所受到的力矩负载具有重要意义。

目前，国内现有加载系统102一般是机械式和电液式，但这种传统的机械式和电液式的加载系统102体积大、造价高、机械结构复杂，使用不方便，使得加载系统102力矩输出精度低；国内现有的大力矩电动加载系统102都是伺服电动机配减速装置的驱动方式，但由于减速机构存在磨损，使其在可靠性、运行效率、维护等方面存在诸多缺陷，从而影响加载系统102力矩输出精度。目前，直驱式直接电力驱动电机经常采用旋转式三相异步电机、无刷直流电机、开关磁阻电机，但是这些电机功率因数和效率较低、转矩波动较大，不能满足加载系统102高效率、高精度的需求。并且传统的电机采用实心转子结构，转动惯量大，成本高，进一步限制了系统动态响应速率及其力矩输出精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种电动变加载仿真系统及方法，能够提高变加载仿真系统的动态响应速率和输出精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种电动变加载仿真系统，包括：仿真计算机101、加载系统102、力矩传感器103、承载系统104；

所述加载系统102包含控制器1021、加载电机1023驱动装置1022、加载电机1023、调理电路1024；

所述仿真计算机101与所述控制器1021的一端相连；

所述控制器1021的另一端与所述加载电机1023驱动装置1022的一端相连，所述加载电机1023驱动装置1022的另一端与所述加载电机1023的输入端相连；

所述力矩传感器103安装在所述加载电机1023的输出端；

所述加载电机1023采用中空转子结构；

所述承载系统104包含承载电机1041、光电编码器1042、承载电机1041驱动装置；

所述加载电机1023、所述力矩传感器103和所述承载电机1041同轴相连；

所述调理电路1024与所述力矩传感器103、所述光电编码器1042、所述控制器1021相连接。

可选的，所述承载电机1041与所述光电编码器1042同轴连接。

可选的，所述加载系统102采用纯电动结构形式。

可选的，所述加载电机1023为正弦波驱动永磁同步电机。

还有一种电动变加载仿真方法，所述方法应用于所述电动变加载仿真系统，包括：

获取加载电机1023实际输出的力矩信号；

获取转轴实际转动的位置信号；

将所述力矩信号传送至控制器1021，生成反馈力矩信号；

所述位置信号传送至控制器1021，生成反馈位置信号；

判断期望力矩信号和反馈力矩信号是否相等，得到第一判断结果；所述期望力矩信号表示的是实际期望输出的力矩信号；

当第一判断结果为期望力矩信号和所述反馈力矩信号不相等，调节所述力矩信号直至所述反馈力矩信号与所述期望力矩信号相等；

判断期望位置信号和所述位置信号是否相等，得到第二判断结果；所述期望位置信号表示的是实际期望转轴转动的角度；

当第二判断结果为期望力矩信号和所述反馈位置信号不相等，调节所述位置信号直至所述反馈位置信号与所述期望位置信号相等。

可选的，在获取力矩信号之前，还包括：

获取力矩指令；所述力矩指令是控制器1021根据期望力矩指令采用闭环算法计算得到的；所述期望力矩指令是由仿真计算机101发出的；

根据所述力矩指令转换成模拟信号；