CN109724804B - 一种柔性喷管摆心变化模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明属于伺服系统测试试验装置技术领域，具体涉及一种柔性喷管摆心变化模拟装置。本发明包括液压伺服作动器、滑动导轨、移动支架、力传感器、惯性负载摆块、被测伺服作动器、上支耳固定组件、台架前支耳、台体、导轨滑块、台架后支耳和卡块，能够模拟固体火箭发动机点火工作后的下沉量变动，同时验证推挽式伺服系统推力矢量控制和下沉量自动补偿功能。

Description

一种柔性喷管摆心变化模拟装置

技术领域

本发明属于伺服系统测试试验装置技术领域，具体涉及一种柔性喷管摆心变化模拟装置。

背景技术

用于固体火箭发动机的一级伺服系统，要求能够实现发动机后封头及柔性接头下沉量自补偿控制。作动器不但可以跟随控制指令，而且发动机下沉量变动时可以实现自补偿控制。

由于一级伺服系统功率输出大，高可靠性要求系统为双余度设计，因此采用推挽式伺服系统，即用3台及以上伺服作动器并联输出，按照控制指令共同摆动喷管负载，实现双余度功能。但是这样发动机下沉量变动时，伺服作动器必须同步跟随，否则会引起力干涉，严重时系统无法工作或致使连接结构破坏。所以伺服控制算法非常重要，需要验证算法是否能够使并联伺服作动器同步跟随，是否能够自补偿下沉量。

下沉量补偿功能目前通过发动机地面热试车才能验证，试验周期长，给控制算法的试验验证带来困难，所以必须研制一种柔性喷管摆心变化模拟装置，来模拟发动机下沉量变动，同时可以作为惯性负载来验证伺服系统的推力矢量控制功能。

发明内容

本发明需要解决的技术问题为：提供一种柔性喷管摆心变化模拟装置，能够对推挽式伺服系统是否同时具有推力矢量控制和下沉量自动补偿功能进行验证。

本发明的技术方案如下所述：

一种柔性喷管摆心变化模拟装置，包括液压伺服作动器、滑动导轨、移动支架、力传感器、惯性负载摆块、被测伺服作动器、上支耳固定组件、台架前支耳、台体、导轨滑块、台架后支耳和卡块。

台体安装有滑动导轨和导轨滑块，导轨滑块上固定移动支架，导轨滑块和移动支架能够沿滑动导轨在台体上来回滑动；

液压伺服作动器通过台架后支耳和移动支架安装，在液压站提供液压动力，测控系统控制按指令使移动支架往返滑动；液压伺服作动器工作在位置控制模式下，无论被测伺服作动器处于任何运动状态，均能够模拟摆心变化，按照一定位移曲线对被测伺服作动器进行加载；加载力通过力传感器测量，力传感器安装在移动支架和惯性负载摆块之间；

上支耳固定组件与台架前支耳固连，通过卡块限制转动；惯性负载摆块和上支耳固定组件之间装有被测伺服作动器。

作为优选方案：惯性负载摆块包括惯性摆动块、力传感器连接支耳和产品连接支耳I，三者之间固定连接。力传感器连接支耳、两个产品连接支耳I共三个零件的销轴孔的方向平行布置。

作为优选方案：上支耳固定组件包括固定支耳、固定支架、产品连接支耳II，三者之间固定连接。两个产品连接支耳II的销轴孔的方向平行布置，固定支耳的销轴孔的方向与两个产品连接支耳II的销轴孔的方向垂直。

本发明的有益效果为：

本发明的一种柔性喷管摆心变化模拟装置，能够模拟固体火箭发动机点火工作后的下沉量变动，能够同时验证推挽式伺服系统推力矢量控制和下沉量自动补偿功能。

附图说明

图1为本发明的一种柔性喷管摆心变化模拟装置结构示意图；

图2为惯性负载摆块结构示意图；

图3为上支耳固定组件结构示意图。

图中，1-液压伺服作动器；2-滑动导轨；3-移动支架；4-力传感器；500-惯性负载摆块；501-惯性摆动块；502-力传感器连接支耳；503-产品连接支耳I；6-被测伺服作动器；700-上支耳固定组件；701-固定支耳；702-固定支架；703-产品连接支耳II；8-台架前支耳；9-台体；10-导轨滑块；11-台架后支耳；12-卡块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的一种柔性喷管摆心变化模拟装置进行详细说明。

如图1所示，本发明的一种柔性喷管摆心变化模拟装置包括液压伺服作动器1、滑动导轨2、移动支架3、力传感器4、惯性负载摆块500、被测伺服作动器6、上支耳固定组件700、台架前支耳8、台体9、导轨滑块10、台架后支耳11和卡块12。

台体9安装有滑动导轨2和导轨滑块10，导轨滑块10上固定移动支架3，导轨滑块10和移动支架3能够沿滑动导轨2在台体9上来回滑动。

液压伺服作动器1通过台架后支耳11和移动支架3安装，在液压站提供液压动力，测控系统控制按指令使移动支架3往返滑动。液压伺服作动器1工作在位置控制模式下，无论被测伺服作动器6处于任何运动状态，均能够模拟摆心变化，按照一定位移曲线对被测伺服作动器6进行加载。加载力通过力传感器4测量，力传感器4安装在移动支架3和惯性负载摆块500之间。

上支耳固定组件700与台架前支耳8固连，通过卡块12限制转动。惯性负载摆块500和上支耳固定组件700之间装有被测伺服作动器6，本实施例中通过铰接方式链接。

如图2所示，惯性负载摆块500包括惯性摆动块501、力传感器连接支耳502和产品连接支耳I503，三者之间的连接都为固定连接。本实施例中，力传感器连接支耳502、两个产品连接支耳I503共三个零件的销轴孔的方向平行布置。

如图3所示，上支耳固定组件700包括固定支耳701、固定支架702、产品连接支耳II703，三者之间的连接都为固定连接。本实施例中，两个产品连接支耳II703的销轴孔的方向平行布置，固定支耳701的销轴孔的方向与两个产品连接支耳II703的销轴孔的方向垂直。

柔性喷管摆心变化时，会受到被测伺服作动器一定的载荷，当控制算法不合适时，受到的载荷可能会较大，达到被测伺服作动器的最大力输出。所以采用输出力较大的液压伺服作动器1来模拟发动机喷管下沉。液压伺服作动器1工作在位置控制模式下。力传感器4只用来测量，不用于伺服闭环反馈，这样对力传感器4要求较低，有利于降低成本，使液压伺服系统控制简单可靠。同时因为液压伺服作动器1相对于机电伺服作动器刚度较高，使测试精度满足要求。

被测伺服作动器6在模拟装置上安装位置不可能完全与真实喷管上一致，这样摆动角度与被测伺服作动器6位移之间关系就会与真实状态不一致，要通过多阶拟合公式来修正角度和位移关系。在伺服控制软件中修改角度和位移拟合公式参数，不影响控制算法是否具有伺服系统下沉量自动补偿功能。

液压伺服作动器1通过导轨滑块2在台体9上滑动给被测伺服作动器6加载。无论被测伺服作动器6处于什么运动状态，液压伺服作动器1都可以移动，从而模拟摆心变化，按照一定位移曲线对被测伺服作动器6进行加载，加载力可通过力传感器4测量。两台被测伺服作动器6推挽式运动，来回推拉惯性负载摆块，使惯性负载摆块旋转摆动，与喷管摆动运动方式一致。被测伺服作动器6连接件上总共有五个铰接结构，把液压伺服作动器1控制到某一固定位置时，被测伺服作动器6只有推拉动作这一运动自由度，真实模拟喷管上的运动状态。液压伺服作动器1移动时，被测伺服作动器6在推挽式算法控制下，自补偿液压伺服作动器1的位移，同时被测伺服作动器6也可以按照指令摆动，从而实现推力矢量控制和下沉量自补偿。

Claims (5)

1.一种柔性喷管摆心变化模拟装置，包括液压伺服作动器(1)、滑动导轨(2)、移动支架(3)、力传感器(4)、惯性负载摆块(500)、被测伺服作动器(6)、上支耳固定组件(700)、台架前支耳(8)、台体(9)、导轨滑块(10)、台架后支耳(11)和卡块(12)，其特征在于：

台体(9)安装有滑动导轨(2)和导轨滑块(10)，导轨滑块(10)上固定移动支架(3)，导轨滑块(10)和移动支架(3)能够沿滑动导轨(2)在台体(9)上来回滑动；

液压伺服作动器(1)通过台架后支耳(11)和移动支架(3)安装，在液压站提供液压动力，测控系统控制按指令使移动支架(3)往返滑动；液压伺服作动器(1)工作在位置控制模式下，无论被测伺服作动器(6)处于任何运动状态，均能够模拟摆心变化，按照位移曲线对被测伺服作动器(6)进行加载；加载力通过力传感器(4)测量，力传感器(4)安装在移动支架(3)和惯性负载摆块(500)之间；

上支耳固定组件(700)与台架前支耳(8)固连，通过卡块(12)限制转动；惯性负载摆块(500)和上支耳固定组件(700)之间装有被测伺服作动器(6)。

2.根据权利要求1所述的一种柔性喷管摆心变化模拟装置，其特征在于：惯性负载摆块(500)包括惯性摆动块(501)、力传感器连接支耳(502)和产品连接支耳I(503)，三者之间固定连接。

3.根据权利要求2所述的一种柔性喷管摆心变化模拟装置，其特征在于：力传感器连接支耳(502)、两个产品连接支耳I(503)共三个零件的销轴孔的方向平行布置。

4.根据权利要求1所述的一种柔性喷管摆心变化模拟装置，其特征在于：上支耳固定组件(700)包括固定支耳(701)、固定支架(702)、产品连接支耳II(703)，三者之间固定连接。

5.根据权利要求4所述的一种柔性喷管摆心变化模拟装置，其特征在于：两个产品连接支耳II(703)的销轴孔的方向平行布置，固定支耳(701)的销轴孔的方向与两个产品连接支耳II(703)的销轴孔的方向垂直。

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