CN101498615A - 电动式道路模拟振动台 - Google Patents
电动式道路模拟振动台 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101498615A CN101498615A CNA2009100770227A CN200910077022A CN101498615A CN 101498615 A CN101498615 A CN 101498615A CN A2009100770227 A CNA2009100770227 A CN A2009100770227A CN 200910077022 A CN200910077022 A CN 200910077022A CN 101498615 A CN101498615 A CN 101498615A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- road
- motor driver
- displacement
- computing machine
- data collecting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 claims abstract description 30
- JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N ferric oxide Chemical compound O=[Fe]O[Fe]=O JEIPFZHSYJVQDO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 2
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 2
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 claims description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 abstract description 11
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 7
- 230000005520 electrodynamics Effects 0.000 abstract description 7
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 abstract 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 230000008676 import Effects 0.000 description 2
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000012356 Product development Methods 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 238000004590 computer program Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Apparatuses For Generation Of Mechanical Vibrations (AREA)
Abstract
本发明公开了一种电动式道路模拟振动台,属于道路振动测试技术领域,其特征在于,含有:依次由电机驱动器、伺服电机、联轴器、固定着被测试部件的工作台以及丝杠组成的执行机构、由数据采集卡和位移传感器串接构成的数据采集装置、以及计算机;由计算机向电机驱动器输出模拟道路垂直位移的、以脉冲电压形式表示的道路运动,使伺服电机产生旋转运动,进而转换成丝杠的直线运动,以驱动被测试部件模拟路面的垂直位移运动,经数据采集装置采集被测试部件的位移后,向所述计算机输入相应的数字信号。本发明具有运行稳定、可控性好、响应快、灵敏度高、线性度好等优点。
Description
技术领域
本发明涉及物理:测量;测试技术领域。以伺服电机、丝杠、传感器组、数据采集卡以及计算机控制系统等组成的道路模拟振动台系统,结构紧凑、激振力大、响应快、波形好、易于控制。
背景技术
道路模拟试验是20世纪60年代发展起来的一种室内试验技术。随着现代控制技术以及计算机技术的发展,道路模拟试验已成为汽车工业的一项主要试验项目。进行道路模拟试验的主要设备有测功机、四柱振动模拟台和振动台,前两种主要用于整车的试验,后一种主要用于汽车零部件的试验。振动台是进行汽车及其零部件的室内道路模拟试验的关键设备。它可以产生各种形式的振动,从而能够在室内再现各种典型的路面激励,模拟汽车在不平路面行驶时整车及其零部件的随机振动工况,达到快速准确地对系统性能进行评价的目的。
目前各汽车厂家的道路模拟试验设备基本上为进口设备,主要为美国MTS和德国Scheck公司的产品,价格比较昂贵,因此高校及其它研究机构很难具有配备振动台的经济实力。而国内自主开发的用于道路模拟试验的振动台还比较少。振动台根据动力源的不同主要分为三种:机械式、电动式和电液式。目前,国内自主开发的振动台主要是电液式和机械式的。机械式振动台虽然价格比较低廉,但其低频波形失真大;电液式振动台虽然波形效果较好,但体积庞大、不易控制且成本较高。而电动式执行机构具有体积小、效应快、易于控制等优点,逐渐成为执行机构未来的发展方向。因此本发明充分发挥电动式执行机构的优点,研制出一种可准确模拟路面波形的电动振动台,以测试车辆行驶时各零部件的运行工况,为研究者们提供一个零部件性能评价的振动平台,从而缩短产品开发的周期并降低开发成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种体积小、响应快、易于控制的电动式道路模拟振动台。
本发明的特征在于,含有:计算机、数据采集装置以及执行机构,其中:
执行机构由电机驱动器、伺服电机、联轴器、工作台以及丝杠依次连接构成,其中:
电机驱动器,设有道路波形信号输入端,.所述道路波形信号是模拟路面垂直位移的脉冲电压序列,所述电机驱动器在接收到所述道路波形信号后,驱动所述伺服电机发生相应的旋转运动,所述丝杠把所述伺服电机的旋转运动转换为直线运动,从而驱动所述工作台固定着的被测试部件产生与所述道路波形相对应的位移,
数据采集装置,由数据采集卡和位移传感器串接构成,所述位移传感器连接到所述被测试部件上,把所述被测试部件的水平位移向所述数据采集卡输入位移电压信号,经模/数转换后输入到计算机,
计算机设有所述道路波形信号u(t)的输出端,该输出端与所述数据采集卡的数字信号输入端相连,并通过所述数据采集卡的数字信号输出端送往所述电机驱动器,该计算机同时设有:经过所述数据采集卡模/数变换后再输出的位移信号输入端,所述计算机按下式计算使所述被测试部件模拟所述路面的一次垂直位移运动所需要的向电机驱动器输入的脉冲数N:
P为所述电机驱动器的编码器的分辨率,单位为所述伺服电机转1周时需要向所述电机驱动器输入的脉冲数,
S为所述路面的垂直位移,
Ts为所述丝杠的导程。
上述技术方案具有如下优点:本发明通过以电动式执行机构实现的道路模拟振动台,将脉冲电压序列转换为旋转运动,并将所述旋转运动转换成直线运动,以驱动被测试部件模拟路面的垂直位移运动,所述电动式道路模拟振动台的成本低、体积小、响应快、运行稳定、可控性好、灵敏度高、线性度好。
附图说明
图1是电动式道路模拟振动台的系统框图;
图2是系统的计算机程序流程框图。
具体实施方式
本发明以伺服电机和丝杠构成振动台的执行机构,以高精度传感器和数据采集卡构成振动台的数据采集装置,以计算机及软件部分构成振动台的控制系统,充分发挥电动式执行机构体积小、响应快、易于控制的优点,使得本发明具有结构紧凑、激振力大、响应迅速、波形好、成本低等特点。
(一)硬件部分
电路振动台的硬件组成如附图1所示,它主要由三部分组成:执行机构、数据采集装置和计算机控制系统。下面对这三大部分做详细介绍。
(1)执行机构
该部分主要由电机驱动器、伺服电机、丝杠和工作台组成。配套使用的电机驱动器完成功率放大并实现对电机的初级控制,伺服电机与丝杠之间通过法兰连接,与丝杠相连的工作台用于固定被测试的部件。首先,当接收到脉冲形式的道路波形信号之后,电机驱动器将会驱动伺服电机发生相应的旋转运动;然后,丝杠将伺服电机的旋转运动转换成直线运动,从而驱动被测试部件产生与所给道路波形相对应的直线振动。
本发明采用的是交流伺服电机,具有运行稳定、可控性好、响应快、灵敏度高和线性度好等优点。而丝杠能够精确地将旋转运动转换成直线运动,具有传动效率高、定位准确等特点,且频繁换向时无需间隙补偿。因此,即使不采用闭环控制,该执行机构也能保证振动台获得较高的精度;同时,电动式执行机构极大地减小了振动台的体积。
(2)数据采集装置
数据采集装置由数据采集卡、位移传感器构成。
数据采集卡采用美国国家仪器公司(National Instruments,NI)的PCI-6221,可以方便地插入到计算机的PCI插槽,同时PCI-6221还可以方便地通过数据线与执行机构相连。该数据采集卡具有16路的16bits的模拟输入,2路16bits的模拟输出,最大输出速率为250kS/s,同时还有24路时钟频率为1MHz的数字I/O。
位移传感器用于测量振动台的实际位移,采用上海天沐自动化仪表公司生产的量程为75cm的NS-WY03位移传感器。该型号传感器具有精度高、误差小、分辨率高、移动舒畅和平滑等优点。传感器与变送器采用一体式结构,信号输出范围为0~10V。
该系统的主要作用是:将振动台的实时状态通过传感器和数据采集卡反馈回计算机,与计算机内的软控制器构成反馈系统,从而进一步提高振动台的精度。
(3)计算机控制系统
该部分主要由一台计算机以及软件系统构成。该部分的主要作用是:与数据采集装置相连,生成道路波形信号、对振动台进行闭环控制并监控振动台的工作状态。
(二)方法
本发明的原理图如附图2所示。
·第一,由计算机生成道路波形(路面垂直位移),将其与振动台实际位移进行比较之后,经过软件控制器计算得到一个需要补偿给电机驱动器的脉冲信号。其中,脉冲信号的计算方法为如下:
令垂直位移为S,计算机向电机驱动器输入的脉冲数为N,电机驱动器的编码器的分辨率为P(伺服电机转1圈,需要向电机驱动器输入P个脉冲),丝杠的导程为Ts。于是,若需要振动台产生大小为S的位移,需要给电机驱动器输入的脉冲数N可用下式计算:
·第二,该脉冲信号通过数据采集卡PCI-6221的DO口传递给电机驱动器,进而驱动伺服电机产生一定速度的旋转运动。
·第三,丝杠将伺服电机的旋转运动转换成直线运动,从而带动工作台产生与给定道路波形相一致的振动。
·最后,振动台的实际工作状态通过位移传感器和PCI-6221的A/D口返回至计算机,这样就使得本发明所设计的振动台系统成为一个闭环控制系统。同时,该系统还可以通过计算机监控振动台的实时状态。
Claims (1)
1、电动式道路模拟振动台,其特征在于,含有:计算机、数据采集装置以及执行机构,其中:
执行机构由电机驱动器、伺服电机、联轴器、工作台以及丝杠依次连接构成,其中:
电机驱动器,设有道路波形信号输入端,所述道路波形信号是模拟路面垂直位移的脉冲电压序列,所述电机驱动器在接收到所述道路波形信号后,驱动所述伺服电机发生相应的旋转运动,所述丝杠把所述伺服电机的旋转运动转换为直线运动,从而驱动所述工作台固定着的被测试部件产生与所述道路波形相对应的位移,
数据采集装置,由数据采集卡和位移传感器串接构成,所述位移传感器连接到所述被测试部件上,把所述被测试部件的水平位移向所述数据采集卡输入位移电压信号,经模/数转换后输入到计算机,
计算机设有所述道路波形信号u(t)的输出端,该输出端与所述数据采集卡的数字信号输入端相连,并通过所述数据采集卡的数字信号输出端送往所述电机驱动器,该计算机同时设有:经过所述数据采集卡模/数变换后再输出的位移信号输入端,所述计算机按下式计算使所述被测试部件模拟所述路面的一次垂直位移运动所需要的向电机驱动器输入的脉冲数N:
P为所述电机驱动器的编码器的分辨率,单位为所述伺服电机转1周时需要向所述电机驱动器输入的脉冲数,
S为所述路面的垂直位移,
Ts为所述丝杠的导程。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009100770227A CN101498615B (zh) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 电动式道路模拟振动台 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN2009100770227A CN101498615B (zh) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 电动式道路模拟振动台 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN101498615A true CN101498615A (zh) | 2009-08-05 |
CN101498615B CN101498615B (zh) | 2010-09-01 |
Family
ID=40945788
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN2009100770227A Expired - Fee Related CN101498615B (zh) | 2009-01-16 | 2009-01-16 | 电动式道路模拟振动台 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN101498615B (zh) |
Cited By (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102107691A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-06-29 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种汽车悬架应力释放设备 |
CN102788701A (zh) * | 2011-05-20 | 2012-11-21 | 上海汽车集团股份有限公司 | 开放式伺服振动测功系统及实现车辆动力或道路试验方法 |
CN102927945A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 重庆市恩睿斯科技有限责任公司 | 一种行程检测方法及系统 |
CN102998074A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-27 | 中国矿业大学 | 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法 |
CN103558002A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-05 | 广东工业大学 | 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法 |
CN103901789A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 华南理工大学 | 一种振动输出力跟随控制装置及其控制方法 |
CN104344962A (zh) * | 2013-08-02 | 2015-02-11 | 重庆车辆检测研究院有限公司 | 摩托车道路模拟试验方法 |
CN104390696A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-03-04 | 中国民航大学 | 机场道面弹性波快速测试装置 |
CN104807606A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-29 | 东南大学 | 一种matlab-stm32混合动力试验系统及其试验方法 |
CN104937388A (zh) * | 2013-01-23 | 2015-09-23 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的振动解析方法及振动解析装置 |
CN105136472A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 缪智刚 | 一种集成测试与评价的车身阻尼检测系统 |
CN106768769A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于步进电机的反馈控制振动台 |
CN107870089A (zh) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 广西大学 | 一种产品振动试验分析装置 |
CN108020391A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-11 | 徐硕 | 一种客车制动气室振动试验工装及试验方法 |
CN108827570A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 南京林业大学 | 一种地震模拟振动台的实验装置及其实验方法 |
CN109655219A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-19 | 武汉菲仕运动控制系统有限公司 | 一种振动台控制方法及系统 |
CN109946032A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 郑州航空工业管理学院 | 一种机场跑道抗震韧性检测装置及检测方法 |
CN112129293A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-25 | 上海应用技术大学 | 旋压机多通道旋轮运动路径数据采集系统及采集方法 |
WO2021088155A1 (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | 苏州苏试试验集团股份有限公司 | 一种水平滑台位移测量与保护装置 |
CN112904131A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-04 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 轮椅测试方法、系统及装置和轮椅 |
-
2009
- 2009-01-16 CN CN2009100770227A patent/CN101498615B/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102107691A (zh) * | 2011-02-24 | 2011-06-29 | 奇瑞汽车股份有限公司 | 一种汽车悬架应力释放设备 |
CN102788701B (zh) * | 2011-05-20 | 2015-08-19 | 上海汽车集团股份有限公司 | 开放式伺服振动测功系统及实现车辆动力或道路试验方法 |
CN102788701A (zh) * | 2011-05-20 | 2012-11-21 | 上海汽车集团股份有限公司 | 开放式伺服振动测功系统及实现车辆动力或道路试验方法 |
CN102927945A (zh) * | 2012-11-19 | 2013-02-13 | 重庆市恩睿斯科技有限责任公司 | 一种行程检测方法及系统 |
CN102927945B (zh) * | 2012-11-19 | 2016-05-18 | 重庆市恩睿斯科技有限责任公司 | 一种行程检测方法及系统 |
CN102998074A (zh) * | 2012-12-12 | 2013-03-27 | 中国矿业大学 | 基础平动柔性梁振动特性测试装置及方法 |
CN104937388A (zh) * | 2013-01-23 | 2015-09-23 | 丰田自动车株式会社 | 车辆的振动解析方法及振动解析装置 |
CN104344962A (zh) * | 2013-08-02 | 2015-02-11 | 重庆车辆检测研究院有限公司 | 摩托车道路模拟试验方法 |
CN103558002A (zh) * | 2013-09-23 | 2014-02-05 | 广东工业大学 | 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法 |
CN103558002B (zh) * | 2013-09-23 | 2016-07-06 | 广东工业大学 | 一种柔性梁末端振动特性测试装置及测试方法 |
CN103901789B (zh) * | 2014-03-31 | 2017-01-25 | 华南理工大学 | 一种振动输出力跟随控制装置及其控制方法 |
CN103901789A (zh) * | 2014-03-31 | 2014-07-02 | 华南理工大学 | 一种振动输出力跟随控制装置及其控制方法 |
CN104390696A (zh) * | 2014-11-24 | 2015-03-04 | 中国民航大学 | 机场道面弹性波快速测试装置 |
CN104807606A (zh) * | 2015-04-13 | 2015-07-29 | 东南大学 | 一种matlab-stm32混合动力试验系统及其试验方法 |
CN105136472B (zh) * | 2015-08-21 | 2017-11-17 | 缪智刚 | 一种集成测试与评价的车身阻尼检测系统 |
CN105136472A (zh) * | 2015-08-21 | 2015-12-09 | 缪智刚 | 一种集成测试与评价的车身阻尼检测系统 |
CN107870089A (zh) * | 2016-09-28 | 2018-04-03 | 广西大学 | 一种产品振动试验分析装置 |
CN106768769A (zh) * | 2017-03-21 | 2017-05-31 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于步进电机的反馈控制振动台 |
CN106768769B (zh) * | 2017-03-21 | 2019-04-19 | 中国科学院地质与地球物理研究所 | 一种基于步进电机的反馈控制振动台 |
CN108020391A (zh) * | 2018-01-08 | 2018-05-11 | 徐硕 | 一种客车制动气室振动试验工装及试验方法 |
CN108827570A (zh) * | 2018-06-20 | 2018-11-16 | 南京林业大学 | 一种地震模拟振动台的实验装置及其实验方法 |
CN108827570B (zh) * | 2018-06-20 | 2024-02-02 | 南京林业大学 | 一种地震模拟振动台的实验装置及其实验方法 |
CN109655219A (zh) * | 2019-01-15 | 2019-04-19 | 武汉菲仕运动控制系统有限公司 | 一种振动台控制方法及系统 |
CN109946032A (zh) * | 2019-04-09 | 2019-06-28 | 郑州航空工业管理学院 | 一种机场跑道抗震韧性检测装置及检测方法 |
WO2021088155A1 (zh) * | 2019-11-07 | 2021-05-14 | 苏州苏试试验集团股份有限公司 | 一种水平滑台位移测量与保护装置 |
CN112129293A (zh) * | 2020-09-11 | 2020-12-25 | 上海应用技术大学 | 旋压机多通道旋轮运动路径数据采集系统及采集方法 |
CN112904131A (zh) * | 2021-02-03 | 2021-06-04 | 广州视源电子科技股份有限公司 | 轮椅测试方法、系统及装置和轮椅 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101498615B (zh) | 2010-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN101498615B (zh) | 电动式道路模拟振动台 | |
CN101980037B (zh) | 一种直线电机运动系统综合试验装置 | |
CN103389205B (zh) | 一种检测滚珠丝杠副加载状态下综合性能的装置 | |
CN101487688B (zh) | 一种测量与补偿电动缸传动误差的方法和装置 | |
CN102288282B (zh) | 具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统 | |
CN105092197A (zh) | 一种多自由度正弦振动控制方法及控制器 | |
CN105571648A (zh) | 一种多功能机器人关节性能测试系统 | |
CN103901789B (zh) | 一种振动输出力跟随控制装置及其控制方法 | |
CN101598944B (zh) | 硬件在环仿真装置和硬件在环仿真方法 | |
CN105353169A (zh) | 新型流速仪检定车 | |
CN201060104Y (zh) | 机动车制动系统试验装置 | |
CN103335831B (zh) | 一种制动器电惯量模拟试验台及其电惯量模拟控制方法 | |
CN102658503B (zh) | 一种基于内置传感器的数控机床进给系统的模态测试方法 | |
CN101893457B (zh) | 连续运动高精度全参数检测方法 | |
CN102998043B (zh) | 用于监测悬浮状态下直线电机动态推力的装置及方法 | |
CN103345158B (zh) | 通风盘式制动器试验台及其电惯量模拟控制方法 | |
CN110230977B (zh) | 旋变设备的动态误差分析装置和方法、控制器及存储介质 | |
CN110018416A (zh) | 基于LabVIEW虚拟仪器平台的超声电机测试装置 | |
CN102353492A (zh) | 直线电机电磁推力及推力波动测试装置 | |
CN103104573A (zh) | 大型液压缸高频带载频率特性测试装置及其测试方法 | |
CN202133463U (zh) | 具有基于直线光栅尺反馈控制装置的振动台系统 | |
CN114623923B (zh) | 一种风电机组塔顶低频振动传感器的校验测试系统及方法 | |
CN202110019U (zh) | 直线电机电磁推力及推力波动测试装置 | |
CN104834271A (zh) | 基于动刚度评价的直接进给轴伺服参数优化方法 | |
CN103397174B (zh) | 模态宽频振动消除应力设备及方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
C17 | Cessation of patent right | ||
CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20100901 Termination date: 20140116 |