旋轉流場下的動導數測量系統的製作方法
2023-05-27 23:29:31
專利名稱：旋轉流場下的動導數測量系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及旋轉流場下的動導數測量系統，主要用於風洞動態綜合試 驗中旋轉流場下的動導數測量系統。
(二)
背景技術：
目前，我國航空事業快速發展，對飛機性能提出更高的要求，既要滿 足飛機的高機動性能，又要具有良好的失速尾旋特性，為此，我國已相繼 研究出了尾旋測試系統、強迫振蕩測試系統等，並已經投入使用。這些系 統在實際應用中，對飛機有關的氣動數據進行測量，對研究飛機的各種性 能提供氣動實驗數據，有著十分重要的意義。但是，對於在非定常流場下 的氣動數據測量，需要研製飛機非定常動態綜合實驗系統，特別是需要研 制旋轉流場下的動導數測量系統。
(三)
發明內容
本發明的目的就是給出旋轉流場下的動導數測量系統，它與以前相繼 研究出了尾旋測試系統、強迫振蕩測試系統等各動態實驗系統一起，可以 提供飛機大攻角機動性、操縱性、穩定性、失速尾旋預測和分析等全套數 據，特別對研究振蕩尾旋有重要意義。
本發明的技術方案是旋轉流場下的動導數測量系統，由振蕩軸控制 部分和旋轉軸控制部分構成,控制工控機通過CAN總線控制器發出控制信 號， 一路給旋轉軸控制部分的旋轉電機驅動器， 一路給振蕩軸控制部分的 振蕩同步信號發生器，旋轉電機驅動器接到控制信號後，驅動旋轉軸電機， 旋轉軸電機驅動旋轉電機編碼器和減速器，減速器驅動旋轉軸周脈衝發生 器和輸出旋轉軸，旋轉電機編碼器的編碼信號反饋給旋轉電機驅動器和送
給與門的一個輸入端，旋轉軸周脈衝發生器的信號送給同步啟動信號發生 器，振蕩同步信號發生器接到控制信號後，振蕩同步信號發生器送出信號 給振蕩軸電機驅動器，振蕩軸電機驅動器驅動振蕩軸電機，振蕩軸電機驅 動減速器和振蕩軸電機碼盤，減速器驅動輸出振蕩軸，振蕩軸電機碼盤的 信號反饋給振蕩軸電機驅動器和可逆計數器，可逆計數器的信號送給D/A 轉換,D/A轉換連接振蕩波形監視器，振蕩同步信號發生器還將信號送給同 步啟動信號發生器，同步啟動信號發生器在接到旋轉軸周脈衝發生器[6]
送來的信號後發出同步信號送給與門的另一輸入端，與門的輸出信號再送 給振蕩同步信號發生器。
本發明對照現有技術的有益效果，對旋轉軸採用速度控制方式，對振 蕩軸採用位置隨動控制方式，引入振蕩軸與旋轉軸的某種頻率關係，在控
制工控機中選擇兩軸的頻比關係，計算得到振蕩軸的各項參數通過CAN總 線控制器傳到振蕩同步信號發生器。振蕩同步信號發生器根據要求輸出脈 衝，通過減速器減速，使振蕩軸電機按正弦規律進行運動。由於確定了振 蕩軸與旋轉軸的頻比關係，就能夠確定每次中斷的時間間隔、中斷服務程 序有足夠的運行時間和每周期中斷次數，保證電機模擬正弦擺動時步距不 會過大。
為了保證旋轉軸和振蕩軸的特定頻比關係，利用旋轉軸電機碼盤信號 作為中斷源，得到振蕩軸的中斷次數，再根據擺角的大小計算出每次中斷 發出的脈衝數量，計算結果數據傳輸到振蕩同步信號發生器中。
CAN總線控制器把控制工控機的計算數據傳輸給振蕩同步信號發生 器，控制振蕩軸的角度振蕩，利用旋轉軸的旋轉位置狀態和根據旋轉軸與 振蕩軸的頻比關係來跟蹤旋轉軸的運動。如果旋轉軸是絕對勻速的，它是 等時間間隔中斷，也是旋轉軸的等角位移間隔中斷。當旋轉軸不是絕對勻 速的，它僅是旋轉軸等角位移間隔中斷。
在電路中釆用D觸發器，在D觸發器中，只有啟動允許信號和旋轉軸 的周脈衝信號同時到達時，系統才能動作，所以在停止時幹擾脈衝不能使 系統動作。先讓旋轉軸旋轉，穩定後，再允許振蕩軸啟動。當允許啟動時， 只有當振蕩軸的零位脈衝對D觸發器觸發後振蕩軸的脈衝才進行分頻，分 頻後的脈衝作為中斷脈衝，控制振蕩軸振蕩。
利用振蕩軸電機往返運動輸出經可逆計數和D/A變換，變為反映振蕩
軸振蕩的模擬信號，以此作為振蕩位移的基準信號，同時作為振蕩運動的 監視輸出。
(四)
圖1為旋轉流場下的動導數測量系統示意圖。
其中，l是旋轉軸電機，2是旋轉電機編碼器，3是旋轉電機驅動器， 4是減速器，5是輸出旋轉軸，6是旋轉軸周脈衝發生器，7是振蕩軸電機， 8是振蕩軸電機碼盤，9是振蕩軸電機驅動器，IO是減速器，ll是輸出振 蕩軸，12是可逆計數器，13是D/A轉換，14是振蕩波形監視器，15是振 蕩同步信號發生器，16是控制工控機，17是CAN總線控制器，18是同步 啟動信號發生器，19是與門。
(五)
具體實施例方式
結合說明書附圖列舉出下述具體實施例，對本發明的技術方案做進一 步說明。
實施例
如圖1所示的旋轉流場下的動導數測量系統示意圖。旋轉流場下的動 導數測量系統，由振蕩軸控制部分和旋轉軸控制部分構成，控制工控機[16] 通過CAN總線控制器[17]發出控制信號， 一路給旋轉軸控制部分的旋轉電 機驅動器[3]， 一路給振蕩軸控制部分的振蕩同步信號發生器[15],旋轉
電機驅動器[3]接到控制信號後，驅動旋轉軸電機U]，旋轉軸電機[l]驅
動旋轉電機編碼器[2]和減速器[4]，減速器[4]驅動旋轉軸周脈衝發生器 [6]和輸出旋轉軸[5]，旋轉電機編碼器[2]的編碼信號反饋給旋轉電機驅 動器[3]和送給與門[19]的一個輸入端，旋轉軸周脈衝發生器[6]的信號送 給同步啟動信號發生器[18],振蕩同步信號發生器[15]接到控制信號後， 振蕩同步信號發生器U5]送出信號給振蕩軸電機驅動器[9],振蕩軸電機 驅動器[9]驅動振蕩軸電機[7]，振蕩軸電機[7]驅動減速器[10]和振蕩軸 電機碼盤[8]，減速器[10]驅動輸出振蕩軸[11],振蕩軸電機碼盤[8]的信 號反饋給振蕩軸電機驅動器[9]和可逆計數器[12],可逆計數器[12]的信 號送給D/A轉換[13] ， D/A轉換[13]連接振蕩波形監視器[14]，振蕩同步信 號發生器[15]還將信號送給同步啟動信號發生器[18]，同步啟動信號發生 器[18]在接到旋轉軸周脈衝發生器[6]送來的信號後發出同步信號送給與 門U9]的另一輸入端，與門U9]的輸出信號再送給振蕩同步信號發生器 [15]。
所述的旋轉流場下的動導數測量系統，對於旋轉軸控制部分釆用速度 控制，對振蕩軸控制部分釆用位置隨動控制。
所述的旋轉流場下的動導數測量系統，同步啟動信號發生器[18]由D 觸發器構成。 工作過程
首先控制工控機[16]根據試驗的要求(如振幅、振蕩起始相位角、旋 轉頻率、振蕩頻率等)，按照旋轉頻率和振蕩頻率相關表，給出頻比參數， 再經過計算形成一個數據文件。文件主要是計算出每次中斷時發的不同的 脈衝個數，並利用CAN總線控制器[17]傳到振蕩同步信號發生器[15],使 之振蕩同步信號發生器[15]處於待工作狀態，然後控制工控機[16]利用 CAN總線控制器[17]啟動旋轉軸電機[1],旋轉軸電機[1]以較長的加速過
程達到其要求旋轉速度，此時雖然旋轉軸已經旋轉，其位移碼盤發出脈衝， 但不能啟動後面的振蕩同步信號發生器[15]，因為此時與門是關閉的。控
制工控機[16]發生啟動信號輸出給D觸發器，當旋轉軸周脈衝信號到來時， 才將D觸發器置高，此時打開與門[19]使旋轉軸位移脈衝信號進入同步信
號發生器，保證每次振蕩啟動都是在周脈衝到來時開始，即旋轉軸到達某 一特定位置時啟動振蕩軸，這樣保證每次啟動都有重複性，並能準確的知 道此時及以後的各點模型姿態角。
振蕩同步信號發生器接收到旋轉軸的位移脈衝後，根據啟動前收到的 係數和頻比，對接收到的位移脈衝信號進行分頻，並根據收到的數據文件 對每次中斷發出不同數量的脈衝，以及運動後利用方向線和脈衝線輸出給 振蕩軸電機驅動器，振蕩軸電機驅動器和交流電機組成的位置隨動系統接 受信號後按照要求進行運動，形成正弦振蕩通過減速器輸出。
振蕩軸電機驅動器將振蕩位移信號輸出，經過可逆計數器及D/A變換，
變成模擬信號用示波器等對其正確性進行實時監視。
當要停止系統時，控制工控及利用CAN 口發命令，先停止旋轉電機使 其開始降速，然後控制工控機發停止振蕩信號給振蕩同步信號發生器，使 其發出低電平信號(停止信號)輸出給D觸發器，到下一個有用脈衝到來 之時，D觸發器輸出低電平關閉與門，停止振蕩軸振蕩。
我們釆用在旋轉軸升速和降速時啟動或停止振蕩軸，主要是要振蕩軸 啟動和停止都在旋轉速度較低時進行，使振蕩軸的啟動轉矩不要求太大， 使系統更加穩定和可靠。
權利要求
1、旋轉流場下的動導數測量系統，其特徵在於由振蕩軸控制部分和旋轉軸控制部分構成，控制工控機[16]通過CAN總線控制器[17]發出控制信號，一路給旋轉軸控制部分的旋轉電機驅動器[3]，一路給振蕩軸控制部分的振蕩同步信號發生器[15]，旋轉電機驅動器[3]接到控制信號後，驅動旋轉軸電機[1]，旋轉軸電機[1]驅動旋轉電機編碼器[2]和減速器[4]，減速器[4]驅動旋轉軸周脈衝發生器[6]和輸出旋轉軸[5]，旋轉電機編碼器[2]的編碼信號反饋給旋轉電機驅動器[3]和送給與門[19]的一個輸入端，旋轉軸周脈衝發生器[6]的信號送給同步啟動信號發生器[18]，振蕩同步信號發生器[15]接到控制信號後，振蕩同步信號發生器[15]送出信號給振蕩軸電機驅動器[9]，振蕩軸電機驅動器[9]驅動振蕩軸電機[7]，振蕩軸電機[7]驅動減速器[10]和振蕩軸電機碼盤[8]，減速器[10]驅動輸出振蕩軸[11]，振蕩軸電機碼盤[8]的信號反饋給振蕩軸電機驅動器[9]和可逆計數器[12]，可逆計數器[12]的信號送給D/A轉換[13]，D/A轉換[13]連接振蕩波形監視器[14]，振蕩同步信號發生器[15]還將信號送給同步啟動信號發生器[18]，同步啟動信號發生器[18]在接到旋轉軸周脈衝發生器[6]送來的信號後發出同步信號送給與門[19]的另一輸入端，與門[19]的輸出信號再送給振蕩同步信號發生器[15]。
2、 根據權利要求1所述的旋轉流場下的動導數測量系統，其特徵在 於對於旋轉軸控制部分採用速度控制，對振蕩軸控制部分採用位置隨 動控制。
3、 根據權利要求1所述的旋轉流場下的動導數測量系統，其特徵在 於同步啟動信號發生器[18]由D觸發器構成。
全文摘要
本發明涉及用於風洞動態綜合試驗中旋轉流場下的動導數測量系統，針對在非定常流場下的氣動數據測量，需要研製飛機非定常動態綜合實驗系統，特別是需要研製旋轉流場下的動導數測量系統的問題，提供旋轉流場下的動導數測量系統，本發明技術方案由振蕩軸控制機構和旋轉軸控制機構構成，對於旋轉軸控制採用速度控制，對振蕩軸控制採用位置隨動控制，採用控制工控機、CAN總線控制器、旋轉電機驅動器、振蕩同步信號發生器、驅動旋轉電機編碼和減速器等裝置，它與尾旋測試系統、強迫振蕩測試系統等各動態實驗系統一起，可以提供飛機大攻角機動性、操縱性、穩定性、失速尾旋預測和分析等全套數據，特別對研究振蕩尾旋有重要意義。
文檔編號G01M9/00GK101387570SQ20081013742
公開日2009年3月18日 申請日期2008年10月29日 優先權日2008年10月29日
發明者於彥澤, 忱 卜, 遹 周, 立 李, 黃麗婧 申請人:中國航空工業空氣動力研究院