[发明专利]一种通用小型舵机扫频测试设备和方法

权利要求书

1.一种通用小型舵机扫频测试设备，其特征在于包括：

测控电脑、测控板卡、舵机测试平台，

其中：

舵机测试平台包括：底座(1)，直线滑轨(2)，可紧固滑块(3)，待测舵机固定支架(4)，控制面模拟支架(5)，扭杆夹具(6)，扭杆(7)，控制面模拟摇臂(8)，舵机控制面连杆(9)，轴承(10)，角位移传感器(11)，舵机摇臂(12)，待测舵机(13)，舵机紧固夹具(14)，

直线滑轨(2)与底座(1)连接，

可紧固滑块(3)通过紧拧螺钉紧固在直线滑轨(2)上，

待测舵机固定支架(4)、控制面模拟支架(5)、扭杆夹具(6)分别与其对应的可紧固滑块(3)连接，

控制面模拟摇臂(8)通过螺钉紧固扭杆(7)的固定端，

扭杆夹具(6)利用螺栓夹紧扭杆(7)的滑动端，

角位移传感器(11)与控制面模拟支架(5)连接，

控制面模拟摇臂(8)通过轴承(10)，与控制面模拟支架(5)连接，

控制面模拟摇臂(8)和舵机摇臂(12)通过舵机控制面连杆(9)连接，

待测舵机(13)与舵机摇臂(12)连接，

舵机紧固夹具(14)将待测舵机(13)紧固在待测舵机固定支架(4)上，

测控电脑通过测控板卡将指令信号传送给待测舵机(13)，驱动控制面模拟摇臂(8)偏转，

角位移传感器(11)用于测量得到控制面模拟摇臂(8)的角位移信号，该角位移信号通过测控板卡传送至测控电脑。

2.根据权利要求1所述的通用小型舵机扫频测试设备，其特征在于：

舵机测试平台由5V直流电源供电。

3.根据权利要求1所述的通用小型舵机扫频测试设备，其特征在于：

通过扭杆(7)模拟舵面所受的气动力，通过控制面模拟摇臂(8)模拟舵面的惯性力；其中，作用在舵面的气动力对舵面转轴处的力矩即舵面的铰链力矩被表征为：

其中，ρ为空气密度，V为飞行速度，S_e为舵面转轴后的面积，c_e为相应的平均几何弦长，C_he,δ为铰链力矩系数，δ为舵面偏角，

设机翼的质量为m_flap，舵面的惯性力在转轴处产生的力矩被表征为：

M_inertial＝m_flapgL_g，

通过扭杆(7)模拟舵机所受到的舵面气动力产生的铰链力矩，扭杆(7)截面形状为矩形，扭杆(7)的矩形截面的高为h，宽为b，该矩形截面的极惯性矩被表征为：

I_p＝βhb³

其中，β为矩形截面系数，当h/b＝1时，β＝0.141，

该扭杆(7)在其工作长度L_beam内，产生的扭矩被表征为：

其中，为材料的剪切模量，E为材料的弹性模型，μ为材料的泊松比，L_beam为梁的长度，为矩形梁的扭转角，

当时，扭杆(7)单位扭转角所产生的扭矩等于舵面单位偏角所产生的铰链力矩，从而由此确定合适的扭杆(7)尺寸，实现对舵面铰链力矩的模拟，

通过配重以及所设计的控制面模拟摇臂(8)模拟舵机所受到的舵面惯性力，当配重的质量m_weight＝m_flap且L_g＝L_weight时，舵机测试平台中舵机受到的由配重所引起的惯性力等于舵面产生的惯性力。

4.根据权利要求1所述的通用小型舵机扫频测试设备，其特征在于：

测控电脑包括用于提供完整的舵机带载步进正弦扫频功能，其扫频信号参数设置包括初始频率、终止频率、频率步长、扫频幅值和采样率，每个频率步长扫频周期不少于10个正弦周期。