一種機械傳動試驗臺的控制方法
2023-05-22 14:19:41
一種機械傳動試驗臺的控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種機械傳動試驗臺的控制方法，主要包括：構建試驗平臺；基於構建的試驗平臺即試驗臺，進行轉速控制、負載側快速回零設置、負載正常工作轉矩設置和轉矩方向控制。本發明所述機械傳動試驗臺的控制方法，可以克服現有技術中易發生二次破壞、可靠性低和安全性差等缺陷，以實現不易發生二次破壞、可靠性高和安全性好的優點。
【專利說明】一種機械傳動試驗臺的控制方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及機械製造領域中的電氣自動化控制部分，具體地，涉及一種機械傳動 試驗臺的控制方法。
【背景技術】
[0002] 在機械傳動（如減速箱、變速箱、液力耦合器等）的生產檢驗過程中，大多都採用 電機和電氣傳動對機械傳動設備進行各種速度和載荷的測試，從而對機械的各項參數進行 驗證。
[0003] 以兩臺電機的試驗臺為例，目前採用的是一臺電機（主電機）進行速度控制並提 供動力，另外一臺電機（負載電機）採用轉矩控制並提供負載轉矩，中間是被測機械件及測 試傳感器（如轉速轉矩儀）。這種控制方法在機械正常時能夠滿足實驗需要，但當被測機械 設備出現無法承受負荷而斷裂時（由於很多實驗項目是過載及疲勞試驗，這種現象存在著 發生的可能），負載電機反向按最高速旋轉，如不及時停車，對被測設備就可能造成二次破 壞而影響後面的研究和分析。
[0004] 在實現本發明的過程中，發明人發現現有技術中至少存在易發生二次破壞、可靠 性低和安全性差等缺陷。
【發明內容】
[0005] 本發明的目的在於，針對上述問題，提出一種機械傳動試驗臺的控制方法，以實現 不易發生二次破壞、可靠性高和安全性好的優點。
[0006] 為實現上述目的，本發明採用的技術方案是：一種機械傳動試驗臺的控制方法，主 要包括：
[0007] a、構建試驗平臺；
[0008] b、基於構建的試驗平臺即試驗臺，進行轉速控制、負載側快速回零設置、負載正常 工作轉矩設置和轉矩方向控制。
[0009] 進一步地，在步驟a中，所述試驗平臺，包括在四象限運行、且依次連接的主電機、 機械連接件、減速/變速箱、被測機械件、轉速/轉矩傳感器和負載電機；
[0010] 通過試驗平臺，能夠將轉矩給定的正負限幅值設置為絕對值相等的正負參考值， 便於負載電機的負載投入；
[0011] 所述主電機用於提供動力，負載電機被主電機拖曳並提供負載轉矩，運行過程中 對被測機械件的轉速/轉矩傳感器進行測量，完成各項功能和性能實驗。
[0012] 進一步地，在步驟b中，所述轉速控制的操作，具體包括：
[0013] 主電機的轉速設定值按照需要進行設置，其它的控制環節按電機銘牌參數進行設 置；試驗臺機組將按設定速度運行。
[0014] 進一步地，所述轉速控制的操作，具體還包括主電機的速度控制，即：
[0015] 速度設定值為速度給定值，經比較器與速度反饋值比較，比較的輸出經PID運算 器輸出至電機控制器，然後驅動主電機並調節試驗臺的機組轉速。
[0016] 進一步地，所述轉速控制的操作，具體還包括負載電機的控制，即：
[0017] 速度設定值為速度給定值，該值設定為零，經比較器與速度反饋值比較，比較的輸 出經PID運算器輸出至電機控制器，然後驅動主電機按照轉矩限幅器的限制轉矩使試驗臺 的機組轉速向回零方向運行；
[0018] 當轉矩限幅器的限制轉矩小於主電機輸出轉矩時，負載電機被拖曳且按照轉矩限 幅器的設置輸出負載轉矩；
[0019] 故障時由於主電機的動力不能傳至負載電機，負載電機按轉矩限幅器的設置轉矩 進行制動和停車。
[0020] 進一步地，在步驟b中，所述負載側快速回零設置的操作，具體包括：
[0021] 負載電機是在被主電機拖曳下被動發電運行，為達到負載側電機在任意情況下處 於被拖曳的運行狀態，設置負載電機傳動控制的速度給定等於零。
[0022] 進一步地，在步驟b中，所述負載正的工作轉矩設置的操作，具體包括：
[0023] 由於負載電機電氣傳動的速度給定為零，被主電機拖曳時，速度調節器輸出飽和 即最大輸出；
[0024] 在速度調節器輸出側設置限幅控制器，限幅控制器的給定值為負載電機的負載轉 矩設置值。
[0025] 進一步地，所述負載正的工作轉矩設置的操作，具體還包括：
[0026] 在需要不同負載轉矩方向的試驗臺中，將轉矩給定的正負限幅值設置為絕對值相 等的正負參考值對按轉矩限幅器的正/負限幅進行設置，便於負載電機的負載投入。
[0027] 進一步地，在步驟b中，所述轉矩方向控制的操作，具體包括：
[0028] 通過限幅控制量的絕對值相等，保障正負兩個轉矩方向的實驗要求。
[0029] 本發明各實施例的機械傳動試驗臺的控制方法，由於包括主要包括：構建試驗平 臺；基於構建的試驗平臺即試驗臺，進行轉速控制、負載側快速回零設置、負載正常工作轉 矩設置和轉矩方向控制；可以採用加載電機速度給定為零，通過速度環輸出限幅的調節進 行負載轉矩控制；從而可以克服現有技術中易發生二次破壞、可靠性低和安全性差的缺陷， 以實現不易發生二次破壞、可靠性高和安全性好的優點。
[0030] 本發明的其它特徵和優點將在隨後的說明書中闡述，並且，部分地從說明書中變 得顯而易見，或者通過實施本發明而了解。
[0031] 下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0032] 附圖用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與本發明的實 施例一起用於解釋本發明，並不構成對本發明的限制。在附圖中：
[0033] 圖1為本發明機械傳動試驗臺的控制方法中機械傳動試驗臺的控制的機組工作 原理示意圖；
[0034] 圖2為本發明機械傳動試驗臺的控制方法中主電機控制系統邏輯圖；
[0035] 圖3為本發明機械傳動試驗臺的控制方法中負載電機控制系統邏輯圖。
[0036] 結合附圖1，本發明實施例中附圖標記如下：
[0037] 1-主電機；2-機械連接組件；3-減速/變速箱；4-被測機械件；5-轉速/轉矩傳 感器；6-負載電機。
[0038] 結合附圖2,本發明實施例中附圖標記如下：
[0039] 1-速度反饋值；2-速度給定值；3-比較器；4-PID運算器；5-電機控制器；6-主電 機。
[0040] 結合附圖3,本發明實施例中附圖標記如下：
[0041] 1-速度反饋值；2-速度給定值；3-比較器；4-PID運算器；5-電機控制器；6-主電 機；7-轉矩限幅器。
【具體實施方式】
[0042] 以下結合附圖對本發明的優選實施例進行說明，應當理解，此處所描述的優選實 施例僅用於說明和解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0043] 根據本發明實施例，如圖1、圖2和圖3所示，提供了一種機械傳動試驗臺的控制方 法。
[0044] 本發明的技術方案，採用加載電機速度給定為零，通過速度環輸出限幅的調節進 行負載轉矩控制。使在針對減速箱、變速箱、液力耦合器等進行測試的平臺，測試過程更加 安全、可靠。
[0045] 本發明的技術方案，在正常工況時控制負載轉矩，當發生機械故障時，按設定轉矩 進行快速制動停車。停車時間快於自由停車，最大可能的保證了被測設備避免二次破壞。
[0046] 在本發明的技術方案中，機械傳動試驗臺的控制方法，包括以下步驟：
[0047] ⑴試驗臺構成：試驗臺由主電機控制整個機組的轉速，負載電機提供測試負載轉 矩，兩電機之間是被測機械件、傳感器、機械連接組件。電氣傳動方面選擇直流母線式的交 流傳動或四象限整流的交流或直流傳動，這樣可以最大可能地節約實驗能源。
[0048] ⑵試驗臺轉速控制的實現：主電機的轉速設定值按照需要進行設置，其它的控制 環節按電機銘牌參數進行設置。試驗臺機組將按設定速度運行。
[0049] ⑶試驗臺負載側快速回零的設置：負載電機是在被主電機拖曳下被動發電運行， 為達到負載側電機在任意情況下處於被拖曳的運行狀態，設置負載電機傳動控制的速度給 定等於零。這樣，保證了負載電機的速度回零趨勢，在故障情況下，控制器控制電機向零速 方向運行。
[0050] ⑷試驗臺負載正常的工作轉矩設置：由於負載電機電氣傳動的速度給定為零，被 主電機拖曳時，速度調節器輸出飽和（最大輸出）。在速度調節器輸出側設置限幅控制器， 限幅控制器的給定值為負載電機的負載轉矩設置值。這樣，可通過轉矩給定限幅的方式進 行負載正常的工作轉矩設定。
[0051] (5)試驗臺轉矩方向控制：通過限幅控制量的絕對值相等保障正負兩個轉矩方向的 實驗要求。
[0052] 具體實施實施時，本發明的技術方案，主要包括：
[0053] ⑴以下以簡單的5雙電機試驗臺對控制系統進行描述，生產用試驗臺可由此衍生 出其它模式。
[0054] ⑵試驗臺由圖1主電機1、機械連接組件2、減速/變速箱3、被測機械件4、轉速/ 轉矩傳感器5和負載電機6構成在四象限運行的試驗臺中，可將轉矩給定的正負限幅值設 置為絕對值相等的正負參考值，便於負載電機的負載投入。由主電機1提供動力，負載電機 6被主電機1拖曳並提供負載轉矩，運行過程中對被測機械件4的轉速/轉矩傳感器5進行 測量，完成各項功能和性能實驗。
[0055] ⑶主電機的速度控制如圖2所示，速度設定值為速度給定值2,經比較器3與速度 反饋值1比較，比較的輸出經PID運算器4輸出至電機控制器5,然後驅動主電機6並調節 圖1的機組轉速。
[0056] ⑷負載電機的控制如圖3所示，速度設定值為速度給定值2,該值設定為零，經比 較器3與速度反饋值1比較，比較的輸出經PID運算器4輸出至電機控制器5,然後驅動主 電機6按照轉矩限幅器7的限制轉矩使圖1的機組轉速向回零方向運行。當轉矩限幅器7 的限制轉矩小於主電機輸出轉矩時，負載電機被拖曳且按照轉矩限幅器7的設置輸出負載 轉矩。故障時由於主電機的動力不能傳至負載電機，負載電機按轉矩限幅器7的設置轉矩 進行制動和停車。
[0057] (5)在需要不同負載轉矩方向的試驗臺中，可將轉矩給定的正負限幅值設置為絕對 值相等的正負參考值對按轉矩限幅器7的正/負限幅進行設置，便於負載電機的負載投入。
[0058] 最後應說明的是：以上所述僅為本發明的優選實施例而已，並不用於限制本發明， 儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可 以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換。 凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的 保護範圍之內。
【權利要求】
1. 一種機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，主要包括： a、 構建試驗平臺； b、 基於構建的試驗平臺即試驗臺，進行轉速控制、負載側快速回零設置、負載正常工作 轉矩設置和轉矩方向控制。
2. 根據權利要求1所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，在步驟a中，所述 試驗平臺，包括在四象限運行、且依次連接的主電機、機械連接件、減速/變速箱、被測機械 件、轉速/轉矩傳感器和負載電機； 通過試驗平臺，能夠將轉矩給定的正負限幅值設置為絕對值相等的正負參考值，便於 負載電機的負載投入； 所述主電機用於提供動力，負載電機被主電機拖曳並提供負載轉矩，運行過程中對被 測機械件的轉速/轉矩傳感器進行測量，完成各項功能和性能實驗。
3. 根據權利要求2所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，在步驟b中，所述 轉速控制的操作，具體包括： 主電機的轉速設定值按照需要進行設置，其它的控制環節按電機銘牌參數進行設置； 試驗臺機組將按設定速度運行。
4. 根據權利要求3所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，所述轉速控制的 操作，具體還包括主電機的速度控制，即： 速度設定值為速度給定值，經比較器與速度反饋值比較，比較的輸出經PID運算器輸 出至電機控制器，然後驅動主電機並調節試驗臺的機組轉速。
5. 根據權利要求3所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，所述轉速控制的 操作，具體還包括負載電機的控制，即： 速度設定值為速度給定值，該值設定為零，經比較器與速度反饋值比較，比較的輸出經 PID運算器輸出至電機控制器，然後驅動主電機按照轉矩限幅器的限制轉矩使試驗臺的機 組轉速向回零方向運行； 當轉矩限幅器的限制轉矩小於主電機輸出轉矩時，負載電機被拖曳且按照轉矩限幅器 的設置輸出負載轉矩； 故障時由於主電機的動力不能傳至負載電機，負載電機按轉矩限幅器的設置轉矩進行 制動和停車。
6. 根據權利要求3-5中任一項所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，在步 驟b中，所述負載側快速回零設置的操作，具體包括： 負載電機是在被主電機拖曳下被動發電運行，為達到負載側電機在任意情況下處於被 拖曳的運行狀態，設置負載電機傳動控制的速度給定等於零。
7. 根據權利要求6所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，在步驟b中，所述 負載正的工作轉矩設置的操作，具體包括： 由於負載電機電氣傳動的速度給定為零，被主電機拖曳時，速度調節器輸出飽和即最 大輸出； 在速度調節器輸出側設置限幅控制器，限幅控制器的給定值為負載電機的負載轉矩設 置值。
8. 根據權利要求7所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，所述負載正的工 作轉矩設置的操作，具體還包括： 在需要不同負載轉矩方向的試驗臺中，將轉矩給定的正負限幅值設置為絕對值相等的 正負參考值對按轉矩限幅器的正/負限幅進行設置，便於負載電機的負載投入。
9.根據權利要求8所述的機械傳動試驗臺的控制方法，其特徵在於，在步驟b中，所述 轉矩方向控制的操作，具體包括： 通過限幅控制量的絕對值相等，保障正負兩個轉矩方向的實驗要求。
【文檔編號】G05D27/02GK104156021SQ201410397131
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月12日 優先權日:2014年8月12日
【發明者】楊更新, 李佳寧 申請人:北京天拓四方科技有限公司