[发明专利]一种小型柔性负载稳定驱动控制的实验系统

说明书

一种小型柔性负载稳定驱动控制的实验系统，包括：气浮台、柔性负载、龙门架、驱动装置、传动测量装置、干燥气源和控制器；柔性负载通过气浮垫布置在气浮台上；驱动装置与传动测量装置、柔性负载串联，驱动装置控制柔性负载圆周转动及上下平动；传动测量装置对驱动装置的输出轴进行角度和力矩测量，以控制驱动装置的轴向偏差；干燥气源通过管路从传动测量装置中导入为气浮垫提供浮力；控制器提供驱动装置控制、状态管理、数据采集以及不同控制模型的建立和下载。根据实验需要，调整柔性负载的动力学特性，并通过传动测量装置的测量值，评估驱动控制的平稳性，也可结合弹性变形检测设备，对柔性负载的变形进行动态测量，提高驱动性能评价的充分性。

技术领域

本发明涉及柔性负载的伺服控制技术研究领域，具体涉及一种小型柔性负载稳定驱动控制的实验系统。

背景技术

柔性结构机构的稳定驱动控制技术，涉及弹性力学、机电系统、伺服控制等相关学科，在机器人控制、大型天线控制、大型桁架形面保持等方面有着广泛的应用前景。

工程中的大柔性结构通常少则几米，大则几十米、几百米，受到重力和空气阻力等影响，要开展其动力学研究和伺服控制技术研究，受场地影响较大。因此，需要设计一种小型、动力学等效、原理可靠的试验系统，用于对柔性动力学模型的测试和对控制系统设计方案的验证。

发明内容

本申请提供一种小型柔性负载稳定驱动控制的实验系统，包括气浮台、柔性负载、龙门架、驱动装置、传动测量装置、干燥气源和控制器；

龙门架空设于气浮台上方；

柔性负载通过气浮垫布置在气浮台上；

驱动装置安装于龙门架上，驱动装置与传动和测试装置、柔性负载通过连轴器串联，驱动装置控制柔性负载圆周转动及上下平动；

传动测量装置对驱动装置的输出轴进行角度测量和力矩测量，以控制驱动装置的轴向偏差；

干燥气源通过管路从传动测量装置中导入为气浮垫提供浮力；

控制器提供所述驱动装置控制、状态管理、数据采集、处理以及不同控制模型的建立和下载。

一种实施例中，柔性负载包括：气路分流接头和与所述气路分流接头连接的多块长短不同的弹簧板，弹簧板的端部设有配重器，配重器的下方设有气浮垫。

一种实施例中，驱动装置包括支撑结构、燕尾导轨、滑台、轴向调节分度盘、驱动电机和行星变速箱；

支撑结构固定安装在龙门架上；

燕尾导轨安装在支撑结构上；

驱动电机与行星减速箱串联后固定在滑台上；

轴向调节分度盘带动滑台沿燕尾导轨上下平动。

一种实施例中，传动测量装置包括角度编码器、换向气轴和扭矩传感器；

行星变速箱、角度编码器、换向气轴、扭矩传感器和气路分流接头自上而下依次通过连轴器连接。

一种实施例中，干燥气源包括高压气泵和干燥机，高压气泵输出的气体通过干燥机输入换向气轴，并穿过扭矩传感器和气路分流接头进入气浮垫。

一种实施例中，扭矩传感器为中空扭矩传感器。

依据上述实施例的实验系统，由于驱动装置不仅实现柔性负载圆周旋转还能实现上下平动，以实现柔性负载的360度连续稳定转动，可以根据实验需要，调整柔性负载的动力学特性，也可调整驱动装置的传动性能，并通过传动测量装置的测量值，评估驱动控制的平稳性，也可结合弹性变形检测设备，可对柔性负载的变形进行动态测量，提高驱动性能评价的充分性。

附图说明

图1为实验系统结构图；