[发明专利]一种风洞三自由度模型插入机构控制系统及方法

权利要求书

1.一种风洞三自由度模型插入机构控制系统，所述的三自由度分别为竖直Y方向、水平X方向、俯仰α方向；其特征在于：包括上位机、PXI控制器、PXI多功能采集板卡、驱动元件和执行器，位移传感器、角度传感器；PXI多功能采集板卡采集位移传感器、角度传感器的信号；

试验模型的Y方向、X方向上安装位移传感器、α方向安装角度传感器；三个自由度上均安装执行器，通过驱动元件驱动执行器实现对应的运动；试验模型插入机构的X方向、α方向自由度及X方向执行器、α方向执行器均放置于一个水平工作平台上，由Y方向自由度支撑；

上位机以运动序列的形式，将当前试验的常规运动序列按顺序逐条打包并处理成PXI控制器能够识别的指令形式发送至PXI控制器；

PXI控制器接收上述指令并进行解析，形成对应驱动元件的控制指令并发送至对应的驱动元件，接收PXI多功能采集板卡的反馈信息，当执行器执行到位时，反馈运动到位信息至上位机；

当所有运动序列均完成后，上位机及PXI控制器均进入待机状态；

通过限位开关和急停按钮的方式，实现整个试验模型插入机构的总急停、或Y方向急停、或X方向急停，或α方向急停，或者任意多个自由度的急停；通过在每个自由度上设置两个限位开关、急停按钮、两通道继电器实现急停；具体的，每个自由度的两个限位开关和急停按钮均采用常闭点且接到对应的两通道继电器上，作为继电器线圈的吸合信号；用于各自由度动力源的控制线串接通过三个两通道继电器的一个通道，两通道继电器的另外一个通道与PXI多功能采集板卡连接，所述三个两通道继电器为每个自由度的两个限位开关和急停按钮接到的两通道继电器；所述的总急停通过上位机接收急停信号，将急停信号发送至PXI控制器，由PXI控制器取消各自由度的使能信号，使各自由度均马上停止运动，PXI控制器重新初始化。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：上位机上的运动序列还包括紧急回零序列，紧急回零序列设置为各自由度以最大速度无延迟依次回到各自由度最安全的位置；当需要紧急回零时，上位机将紧急回零序列按照α方向、X方向、Y方向顺序逐条打包并处理成PXI控制器能够识别的指令形式发送至PXI控制器；由PXI控制器根据指令控制驱动元件带动执行器使得试验模型回到各自由度最安全的位置。

3.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：上位机上设计运动序列设置模块，该模块接收外部输入的运动序列；或者提供界面，由人工输入运动序列。

4.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于：所述的驱动元件为伺服驱动器、液压伺服阀组；对应的执行器为伺服电机、液压伺服缸；Y方向采用液压伺服缸驱动，X方向和α方向采用伺服电机驱动。

5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：还包括运动控制板卡，该运动控制板卡中通过两个通道分别与伺服驱动器连接；运动控制板卡接收PXI控制器的控制指令，将控制指令通过对应的通道发送至伺服驱动器，伺服驱动器对伺服电机进行闭环控制，当伺服电机执行到位时，伺服驱动器通知运动控制板卡，再由PXI控制器反馈运动到位信息至上位机。

6.根据权利要求4所述的系统，其特征在于：液压油源到液压伺服缸要经过使能阀、液压锁和液压伺服阀组三道装置，其中液压锁能瞬间将液压油路锁死，阻止油缸的运动；液压伺服阀组采用双液压伺服阀并联的模式，当其中一个液压伺服阀出现故障的时候，另外一个液压伺服阀继续保持Y方向工作；当Y方向不工作时，通过使能阀阻断液压油源。

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于：液压油源到液压伺服缸要经过使能阀、液压锁和液压伺服阀组三道装置，其中液压锁能瞬间将液压油路锁死，阻止油缸的运动；液压伺服阀组采用双液压伺服阀并联的模式，当其中一个液压伺服阀出现故障的时候，另外一个液压伺服阀继续保持Y方向工作；当Y方向不工作时，通过使能阀阻断液压油源。