大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置的製作方法

2023-10-28 03:58:20

本發明涉及運載火箭技術，具體說是一種大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置，可實現大柔性負載伺服控制方案的設計和評估。

背景技術：

很多伺服控制系統需要實現對柔性或大柔性負載的高精度指向控制。如柔性機械臂、柔性天線、衛星大型太陽電池陣等，都需要伺服機構驅動柔性負載運動。但是地面由於重力和空氣阻力的影響，常規的試驗方法誤差較大。

因此需要設計一套有效的大柔性負載伺服控制系統測試評估系統，克服地球重力，對各種控制方案進行設計評估。目前沒有發現同本發明類似技術的說明或報導，也尚未收集到國內外類似的資料。

技術實現要素：

為了解決現有條件下對柔性或大柔性負載的高精度指向控制的常規的試驗方法誤差較大、試驗手段匱乏等問題，本發明的目的在於提供一種大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置，它可以實現大柔性負載伺服控制方案的設計和評估。

為了達到上述發明目的，本發明提供一種大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置，包括：安裝支架（1）、伺服控制組件（2）、氣浮臺（3）、柔性負載（4）、六維力力矩傳感器（5）、測控計算機（6）和控制計算機（7）；安裝支架（1）對整個測試裝置提供各安裝機械接口，包括伺服控制組件（2）和六維力力矩傳感器（5）的安裝面，以及與氣浮臺（3）的相對位置；伺服控制組件（2）可以實現電流環、速度環、位置環、力矩環控制，以及四環控制中的多環複合控制；氣浮臺（3）和柔性負載（4）組合，提供扭轉方向的大柔性負載，在扭轉方向可以實現大變形；六維力力矩傳感器（5）可以實時測量評估不同的驅動控制方案對安裝面的擾動載荷；測控計算機（6）和控制計算機（7）對整個測試裝置進行管理，數據採集、處理、以及不同控制模型的建立和下載。

進一步，伺服控制組件（2）包括：直流無刷電機（201）、行星減速器（202）、聯軸器（203）、扭矩傳感器（204）、二級減速器（205）、角度傳感器（206）；伺服控制組件（2）按「U」型結構安裝，直流無刷電機（201）、行星減速器（202）、安裝在「U」型結構的一側，聯軸器（203）、扭矩傳感器（204）、二級減速器（205）、角度傳感器（206）安裝在「U」型結構的另一側。

本發明提供的大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置，與現有工裝設備相比，達到了以下有益效果：

1）克服地球重力，對各種控制方案進行設計評估；

2）適用範圍廣，可以針對柔性機械臂、柔性天線、衛星大型太陽電池陣，並降低誤差率。

結合附圖，根據下文通過示例說明本發明主旨的描述，可清楚本發明的其他方面和優點。

附圖說明

圖1為大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置系統方案示意圖；

圖2為伺服控制組件構造示意圖；

圖3為柔性負載示意圖。

附圖中相同或相似的附圖標記代表相同或相似的部件。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明作進一步詳細的描述。應理解，以下實施例僅用於說明本發明而非用於限定本發明的範圍。

參考圖1為大柔性負載伺服控制系統測試與評估裝置系統方案示意圖，通過本發明可以實現對驅動大柔性負載的伺服控制系統進行控制方案設計與效果評估。本發明所提供的測試裝置包括：安裝支架1、伺服控制組件2、氣浮臺3、柔性負載4、六維力力矩傳感器5、測控計算機6和控制計算機7七部分。

安裝支架1對整個測試裝置提供各安裝機械接口，包括伺服控制組件2和六維力力矩傳感器5的安裝面，以及與氣浮臺3的相對位置。伺服控制組件2驅動柔性負載4在氣浮臺3上實現大變形狀態下的迴轉運動。六維力力矩傳感器5可以實時測量評估不同的驅動控制方案對安裝面的擾動載荷。測控計算機6和控制計算機7對整個測試裝置進行管理，數據採集、處理、以及不同控制模型的建立和下載。

圖2為伺服控制組件構造示意圖。伺服控制組件2由如下部件組成：直流無刷電機201、行星減速器202、聯軸器203、扭矩傳感器204、二級減速器205、角度傳感器206。整個伺服控制組件2按「U」型結構安裝，直流無刷電機201、行星減速器202、安裝在「U」型結構的一側，聯軸器203、扭矩傳感器204、二級減速器205、角度傳感器206安裝在「U」型結構的另一側。伺服控制組件2可以實現電流環、速度環、位置環、力矩環控制，以及四環控制中的多環複合控制。

圖3為柔性負載示意圖。柔性負載4由如下部件組成：氣浮墊401, 端部配重402, 大柔性連接板403, 通用連接軸404。可以實現在氣浮臺上模擬扭轉方向的大柔性負載。其中，氣浮墊401為常規氣浮平臺採用的氣動浮力裝置。端部配重402可採用不鏽鋼質量塊，安裝在氣浮墊上。大柔性連接板403採用厚度不等的彈簧鋼板，兩端分別通過夾具與通用連接軸404和端部配重402螺栓連接。

本發明雖然已以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以利用上述揭示的方法和技術內容對本發明技術方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發明技術方案的內容，依據本發明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬於本發明技術方案的保護範圍。