系統(tǒng)(servomechanism)又稱隨動系統(tǒng),是用來精確跟隨或復(fù)現(xiàn)某個過程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)的任意變化而實(shí)現(xiàn)自動控制,是航空航天領(lǐng)域(如航天裝備飛行控制、火炮隨動控制、船艦近程防御、雷達(dá)驅(qū)動控制)中重要的自動控制系統(tǒng)。
隨著電子及信息技術(shù)的高速發(fā)展,伺服控制技術(shù)也廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的許多領(lǐng)域,如工業(yè)機(jī)器人、電子制造、數(shù)控機(jī)床等,成為自動化的核心技術(shù)之一。
無論是空間用伺服機(jī)構(gòu)還是地面裝備用伺服機(jī)構(gòu),都需要設(shè)計配套的專業(yè)測試系統(tǒng)對產(chǎn)品性能進(jìn)行測試及評估,以驗(yàn)證設(shè)計的指標(biāo)、進(jìn)行產(chǎn)品批產(chǎn)性能檢測,從而保障裝備的正常、安全運(yùn)行。
在航空航天領(lǐng)域,伺服產(chǎn)品的定制化程度較高且技術(shù)要求高,常常具有“小批量”、“多批次”的特點(diǎn),與伺服系統(tǒng)配套的地面測試設(shè)備往往也需要根據(jù)產(chǎn)品進(jìn)行定制化專業(yè)設(shè)計,滿足裝備高精度、高性能、高可靠性的要求。近年來,航空航天領(lǐng)域裝備自動化、智能化的發(fā)展趨勢對伺服系統(tǒng)及其配套的測試設(shè)備提出了更高的要求。
鑒于此,北京新風(fēng)航天裝備工藝研究所機(jī)電工程與控制研究室研制出模塊化、自動化的伺服測試設(shè)備,對航空航天裝備伺服系統(tǒng)性能進(jìn)行快速、高效、高精度的檢測,為后續(xù)產(chǎn)品的快速設(shè)計、快速驗(yàn)證以及戰(zhàn)場持續(xù)保障提供關(guān)鍵技術(shù)和核心裝備支撐。
1.設(shè)備簡介
本測試設(shè)備用于伺服機(jī)構(gòu)及電機(jī)產(chǎn)品的綜合性能測試,包括機(jī)械性能測試(傳動精度、輸出軸力矩/轉(zhuǎn)速、效率等)、電性能測試(輸入/輸出電壓、電流、功率等)、模擬微重力下太陽翼轉(zhuǎn)動慣量測試,用于伺服機(jī)構(gòu)及電機(jī)產(chǎn)品的設(shè)計指標(biāo)性能標(biāo)校以及出廠性能檢測,以滿足科研和生產(chǎn)任務(wù)對測試設(shè)備的需求。
2. 應(yīng)用領(lǐng)域
圖3 測試設(shè)備應(yīng)用領(lǐng)域及測試對象
3.設(shè)備性能
4.產(chǎn)品特色
1)設(shè)備整體采用模塊化設(shè)計,各系統(tǒng)之間可獨(dú)立工作,可多場景下擴(kuò)展使用,模塊化方便拆卸、儲存、運(yùn)輸。
2)測試臺采用A、B雙軸系設(shè)計,有效兼容地面環(huán)境下高精度測試(A軸)以及模擬太空環(huán)境下(真空、高低溫)測試(B軸)。
圖4 設(shè)備測試臺A、B雙軸系設(shè)計
3)控制系統(tǒng)配備高性能電機(jī)控制及驅(qū)動器,實(shí)現(xiàn)對航天級及商業(yè)步進(jìn)電機(jī)、直流無刷/有刷電機(jī)、永磁同步電機(jī)的驅(qū)動和控制,同時支持電位計、霍爾、光電編碼器、磁編碼器、旋變等反饋接口。
圖5 設(shè)備電氣控系統(tǒng)
4)采用電機(jī)對拖及算法控制測試,實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況下靜態(tài)和動態(tài)加載,全面覆蓋伺服機(jī)構(gòu)實(shí)際工況,支持用戶編程開發(fā)及自定義測試。
圖6 電機(jī)對拖及算法控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜工況靜態(tài)和動態(tài)加載測試
5)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)支持多通道模擬量及數(shù)字量的同步采集及數(shù)據(jù)分析。
圖7 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)多通道模擬量及數(shù)字量的同步采集
6)支持模擬微重力環(huán)境下轉(zhuǎn)動慣量測試,采用六維力傳感器及控制計算機(jī),快速實(shí)現(xiàn)測試件物理軸與設(shè)備轉(zhuǎn)軸重合,保證測試精度。
圖8 地面模擬微重力轉(zhuǎn)動慣量測試裝置
7)軟件界面友好,測試數(shù)據(jù)圖、表同時顯示,便于觀察;具有數(shù)據(jù)自動存儲、復(fù)現(xiàn)及自動分析處理能力。
圖9 上位機(jī)軟件主界面
圖10 產(chǎn)品測試界面
5. 產(chǎn)品測試實(shí)況
對測試伺服機(jī)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)品的機(jī)械性能測試(傳動精度、輸出軸力矩/轉(zhuǎn)速、效率等),電性能測試(輸入/輸出電壓、電流、功率等),以及模擬微重力下太陽翼轉(zhuǎn)動慣量測試,完全滿足產(chǎn)品測試的指標(biāo)要求和精度要求。
專業(yè)的伺服機(jī)構(gòu)性能綜合測試設(shè)備,為伺服系統(tǒng)進(jìn)行上崗前最關(guān)鍵的一道“體檢”,從而為各類裝備的安全運(yùn)行提供了可靠的技術(shù)保障。
審核編輯:郭婷
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原文標(biāo)題:伺服機(jī)構(gòu)性能綜合測試設(shè)備:快速、高效、高精度檢測,為伺服機(jī)構(gòu)保駕護(hù)航
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