一种用于舵机性能试验的加载装置

第 27 卷 第 3 期 2006 年 � 6 月 河 南 科 技 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版Journal of Henan University of Science and Technology: Natural Science Vol. 27 No. 3 Jun. 2006 基金项目:河南省科技攻关项目( 0424220150) 作者简介:杨 � 雷( 1979- ) ,男,河南洛阳人,硕士生;张安年( 1946- ) ,男,河南三门峡人,教授,从事生产过程建模及控制研究. 收稿日期: 2005- 12- 13 文章编号: 1672- 6871( 2006) 03- 0018- 04 一种用于舵机性能试验的加载装置 杨 � 雷,张安年,丁 � 吉吉,张晓红 (河南科技大学 电子信息工程学院, 河南 洛阳 471003) 摘要 :在分析飞行器飞行过程中舵面受力情况的基础上, 提出了一种新型舵机加载装置, 在舵面持续运动的情 况下能够模拟和舵面运动方向相反的空气阻力矩 ,弥补了弹簧扭杆加载模拟空气阻力矩仅向一个方向的不 足; 能够模拟舵面运动过程当中不断变化的摩擦力矩, 弥补了以往用常值替代摩擦力矩的不足; 能够模拟舵面 运动过程中的惯性力矩,解决了惯性力矩较难模拟的问题, 为舵机的性能试验提供了新的检测设备。实验结 果证明了这种新型加载装置的设计 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 是可行的。 关键词:飞行器; 舵机;加载装置; 非线性加载 中图分类号: V217. 32 文献标识码: A 0 � 前言 舵机是飞行器导航的关键执行部件,在舵机的性能试验中通常要模拟飞行器在飞行过程中作用在 舵面上的空气阻力矩以及摩擦和惯性力矩。目前国内外舵机性能试验中多采用弹簧扭杆进行加载,用 这样的加载方式模拟舵机的旋转阻力矩存在以下不足之处[ 1]。 ( 1)弹簧扭杆只能模拟线性力矩,即 mf = k�,其中 k 为扭杆的刚性系数, �为舵偏角, 实际上舵面在 旋转过程中所受的阻力矩与偏转角度不一定成线性关系。 ( 2)弹簧扭杆只能模拟一个方向的空气力矩,而舵面实际受空气力矩方向是由空气阻力的压心作用 位置决定的,用弹簧扭杆模拟空气力矩并不全面。 ( 3)弹簧扭杆不能模拟与舵偏转角度、速度和加速度成某种函数关系的摩擦力矩和惯性力矩[ 2]。 飞行器在飞行过程中,舵轴上受到空气力矩、摩擦力矩和惯性力矩的共同作用, 并且在不同的飞行 状态下,作用在舵轴上的力矩和舵轴的偏转角度并不是线性关系,用传统的弹簧扭杆加载方式, 由于受 弹簧扭杆的特性限制,只能模拟作用在一个方向上且与舵轴偏转角度成线性关系的阻力矩。所以,有必 要提出一种能够模拟加载力矩和舵轴偏转角度成任意函数关系的加载装置[ 3]。本文提出了这样一种装 置,并通过实验证明了该装置的可行性。 1 � 方案设计 1. 1 � 系统组成 本系统由位置控制单元、位置反馈单元、函数发生单元、扭矩控制器、可控稳流电源单元、加载单元 和动态扭矩反馈单元组成,如图1所示。系统由位置控制单元调节舵机转轴偏转的角度状态,通过位置 反馈单元构成位置闭环控制,通过函数发生单元产生负载扭矩 m 的给定值Mg ,由扭矩控制器、可控稳 流电源、加载单元、动态扭矩反馈单元构成闭环扭矩随动系统[ 4]。系统各单元的作用如下。 ( 1)位置控制单元:接收由控制舱产生的位置给定信号,由位置控制器、位置对象、位置反馈单元构 成高精度位置伺服系统, 以调节舵面的偏转角度。 ( 2)函数发生单元:是根据舵偏角信号 �产生一个与它成函数关系Mg= f ( �)的扭矩给定信号 Mg, 用于模拟舵面上所交链的空气阻力力矩。 (3)扭矩控制单元:采用变速积分的PI控制算法, 根据扭矩偏差信号通过计算产生 0~ 10V 控制电 压信号,经可控稳流电源控制磁粉制动器的激磁电流。 ( 4)可控稳流电源:接收 0~ 10V的控制电压并将它转换成 0~ 500mA 的电流信号, 用于控制磁粉制 动器产生相应的负载扭矩。 ( 5)扭矩加载单元:采用航天机电公司生产的 CZ�0. 2型磁粉制动器, 加载力矩范围 0~ 2N�m。 (6)动态扭矩反馈单元:采用航天科技集团公司 701所生产的AKC�205型动态扭矩传感器, 作为扭 矩测量反馈器件。 图 2� 主界面 1. 2 � 软件设计 本系统的软件设计主要包括以下内容。 ( 1)主操作界面的设计。采用VC+ + 调用 LabVIEW控件进行主界面设计。如图 2所示。 ( 2)函数发生器设计。用软件实现,本实验 模拟了线性 Mg = 0. 5 | � | , 抛物线 Mg = 0�025�2和正弦函数 y = 10 | sin( pi 40 �) | 三种函 数关系。 (3)位置控制器设计。位置控制器采用 PI 控制, 其执行器件由开关量输出( DO)控制直流 固态继电器构成桥型斩波器电路以实现电机 的起、制动和换向。 ( 4)扭矩控制器设计。用软件实现滤波和变速积分结合的 PI控制算法。 1. 3 � 控制算法设计 为了抑制积分饱和, 本设计采用位置型变速积分数字 PI[ 5]算法,其算式为 P( k ) = Kp{ E ( k) + T T i k j= 0 E ( j ) } ( 1) 变速积分算法原理为:设置一系数 f [ | E ( k ) | ] , 它是| E ( k ) |的函数, 当| E ( k ) | 增大时, f 减小,反 之则增大。每次采样后, 用 f [ | E( k ) | ]乘以 E( k ) ,再进行累加,则 PID算式中的变积分项为 Pi ( k ) = K { k- 1 j= 0 E( j ) + f [ | E ( k ) | ] E ( k ) } ( 2) 如设其为 � � � � � � � � f [ E ( k ) ] = 1 � � � � � � � � � � | E ( k) | ! B A - | E ( k ) | + B A � � � B < | E ( k ) | ! A + B 0 � � � � � � � � � � A + B < | E ( k ) | (3) f 值在0~ 1区间内变化,当偏差大于所给分离区间 A+ B 后, f = 0,不再累加,相当于积分分离; | E ( k ) | ! ( A + B) 后, f 随偏差的减小而增大,积分作用累增强,直至偏差小于 B 后,积分作用最强。 为了进一步抑制饱和,本设计还加入了遇限削弱积分法[ 6] , 其 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 图如图 3所示。 实验结果 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 明, 由于采取了上述措施,可有效地抑制积分饱和现象。值得指出的是,和弹簧扭杆不 同,磁粉制动器是一种反应性负载,所以在电机换向时,尽管其激磁电流仍然有一定的数值,但由于电机 �19�第 3期 杨 � 雷等: 一种用于舵机性能试验的加载装置 输出力矩为零, 因此由扭矩传感器反馈回来的力矩仍为零,此时产生较大的力矩偏差信号,从而使激磁 电流增加,使力矩产生较大的超调。为克服这一不足, 本设计中加入了程序判断与一阶惯性复合滤波, 其流程如图4所示。 2 � 实验研究 本文用研祥工控机( EVOC) ,配以 PCL818L 多功能卡,某型号飞行器舵机(单通道) , AKC�205型动态 扭矩传感器, CZ- 0. 2型磁粉制动器搭建实验系统。实验结果如图 5所示,图中横坐标表示 10倍采样 周期数,纵坐标表示电压。 �20� 河 南 科 技 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版 � � � � � � � � � � � � 2006 年 � � 由图 5的实验数据可以看出,扭矩信号偏差在 0. 3V之内, 超调量 ! 3% ,可以满足舵机加载精度 的要求。 3 � 结束语 本文提出的舵机加载装置,弥补了应用弹簧扭杆加载方式在力矩方向单一上的不足; 其次, 实验结 果证明,本文提出的舵机加载装置可以模拟和舵偏角成任意函数关系的负载。但是,本项目在以下方面 仍需作进一步研究工作: 进一步提高扭矩的响应速度, 以满足带载角速度测试的要求; 如何模拟飞行器 在飞行过程中舵面所承受的弯曲力扭矩也是有待进一步研究的课题。 参考文献: [ 1] � 曹 � 彤,孙杏初, 欧阳沁,等. 舵机反操纵负载台设计[ J] . 北京航空航天大学学报, 2003( 3) : 252- 254. [ 2] � YEH FUKUANG, CHENG KAIYUAN, FU LICHEN. 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Thus, the accuracy of the established model was verified, which provides a sound basis for the design and analysis of the vehicle. Key words:Vehicle; Pulse road; Ride comfort ; Simulation analysis CLC number: TU469. 110. 9 � � � � � Document code: A Article ID: 1672�6871( 2006) 03�0012�03 Test System of Tractor Powershift Transmission Based on LabVIEW ( 15 )∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ YU Fei�Peng1, JIA Hong�She2 � ( 1. Vehicle & Motive Power Engineering College, Henan University of Science & Technology , Luoyang 471003, China; 2. Technology Center , China YITUO Group Corp Ltd . , Luoyang 471039, China) Abstract: The application of virtual instrument software LabVIEW in the test system of tractor powershift transmission is introduced. DAQ board PCI�9112 was employed to determine a few parameters, such as pressure and flow rate, in the process of gear shifts of powershift transmission. The test system can fulfill many tasks including the display, saving, reading and analysis of the multi�channel data. The design and implementation of the software is discussed in detail. By adopt ing the method of modularizat ion, the system provides a friendly interface for easy programming. Key words:Virtual instrument; LabVIEW;Test system;Transmission CLC number: TP274. 5; S219. 032. 1 � � � Document code: A Article ID: 1672�6871( 2006) 03�0015�03 A New Moment Loading Device of Actuator ( 18 )∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ YANG Lei, ZHANG An�Nian, DING Zhe, ZHANG Xiao�Hong � ( Electronic Information Engineering College, Henan University of Science & Technology , Luoyang 471003, China) Abstract: A new actuator loading device is proposed on the basis of analyzing the force on the rudder under flying condition. Compared with the traditional flexible lever loading method, the device can present a more similar load of the real atmosphere moment to the flying rudder. It can also simulate any relation with functions between rudder deflexion and atmosphere moment. The simulat ions demonstrate that it can offer a better means to the actuator performance test. Key words: Flying object; Actuator; Loading device; Nonlinear loading CLC number: V217. 32 � � � � � � Document code: A Article ID: 1672�6871( 2006) 03�0018�04 �Electrical Engineering and Communication, Automation and Computer� Application of E1 Wireless Transmission Systems Based on IEEE 802. 11a ( 22 )∀∀∀∀∀∀∀∀ WU Jin � ( Department of Electronics& Information Engineering, Xi# an University of Post & Telecommunications, Xi # an 710061, China) Abstract: The respective features of IEEE 802. 11a and E1 transmission are introduced. The system structure is described. The typical application modes of the wireless transmission systems based on IEEE 802. 11a are presented. Compard with the tradit ional E1 microwave transmission systems, the E1 wireless transmission system based on IEEE 802. 11a can be easily constructed in many ways for much lower cost, and it can multiplex E1 data and IP data while using free frequency band. The system can be used as a substitute of or a supplement for the traditional E1 microwave transmission systems. Key words:WLAN; Wireless transmission; IEEE 802. 11a; E1 CLC number: TN914. 3 � � � � � � Document code: A Article ID: 1672�6871( 2006) 03�0022�03 Design and Realization of E_approval Procedure in Java Environment ( 25 )∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀∀ ZHOU Zhi�Gang1a , XU Fang1b, XIAO Xiao�Hua2, LIU Qing�You2 � ( 1a. Vehicle & Motive Power Engineering College; 1b. Electromechanical Engineering College, Henan University of Science & Technology , Luoyang 471003, China; 2. School of Mechanics& Electrics Engineering , Southwest Petroleum University , Chengdu 610500, China) No. 3 CONTENTS AND ABSTRACTS � ∃�