CN203616642U - 一种水下无人航行器舵机测试系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种水下无人航行器舵机测试系统，用于水下无人航行器舵机的性能研究和测试。具体包括工控机、电动舵机控制器和测试台架。测试台架包括支架、被试电动舵机、光电编码器、转矩转速测量仪和磁粉制动器。支架提供支撑安装固定空间，光电编码器作为角度测量设备提供高精度角度测量，磁粉制动器作为被试舵机的负载，转矩转速仪实时反馈磁粉制动器制动力矩的大小。工控机为上位机，为电动舵机控制器发送操舵指令，同时接收光电编码器提供的角度数据和转矩转速测量仪提供的负载信息。该系统在实现水下无人航行器舵机基本性能测试的同时，还可完成舵机负载状况的模拟，以及舵机同步性的测试。

Description

一种水下无人航行器舵机测试系统

技术领域

本发明一种涉及一种舵机测试系统，具体涉及一种水下无人航行器舵机测试系统，属于机电领域。

背景技术

我国是海洋大国，台湾、南海、东海等问题以及海上战略通道安全问题亟待解决，水下无人航行器（UUV）作为一种海上力量倍增器，有着广泛而重要的军事用途，在未来海战中有不可替代的作用。随着UUV及相关技术的发展，UUV已经被用于执行扫雷、侦察、情报搜集及海洋探测等任务，在未来海战中还可能作为水下武器平台、后勤支持平台等装备使用，因而具有重要意义。

水下无人航行器电动舵机可以操纵航行器各个舵面的旋转、控制航行器的俯仰、航向及横滚，是航行器稳定控制回路的重要环节，对水下无人航行器舵机性能的充分研究和测试是保障水下无人航行器安全可靠运行的前提条件之一。

现行水下无人航行器舵机测试方法主要是借鉴飞行器舵机的测试方案，一方面不能充分模拟水下无人航行器舵机的工作条件，在实际测试中具有较大的局限性；另一方面，现行测试方案不能对水下无人航行器舵机之间的同步性能进行测试。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种水下无人航行器舵机测试系统，能够实现水下无人航行器舵机同步性的测试。

该水下无人航行器舵机测试系统包括工控机和一个以上测试模块；每个测试模块包括一个电动舵机控制器、两台待测电动舵机和两台测试台架；每台测试台架包括光电编码器和支架。

每个测试模块中各部分的连接关系为：所述电动舵机控制器分别与两台待测电动舵机相连，两台待测电动舵机分别安装在两台测试台架的支架上；每台待测电动舵机的输出轴与其安装支架上固定的光电编码器同轴连接。

所述工控机分别与每个测试模块中的电动舵机控制器相连，同时每个测试模块中的两个光电编码器分别与工控机相连；所述工控机通过电动舵机控制器向每个待测电动舵机发送操舵指令；所述光电编码器实时监测与之相连的待测电动舵机的角度信息，并将监测到的角度信息实时反馈给工控机。

所述每台测试台架还包括转矩转速测量仪和磁粉制动器；所述转矩转速测量仪和磁粉制动器均安装在支架上，转矩转速测量仪的一端与光电编码器同轴相连，另一端与磁粉制动器同轴相连；同时所述转矩转速测量仪与工控机相连；所述磁粉制动器给与之相连的待测电动舵机加负载；所述转矩转速测量仪实时测量与之相连的待测电动舵机的转矩，并将测量的转矩实时反馈给工控机。

有益效果

（1）该水下无人航行器舵机测试系统在实现水下无人航行器舵机基本性能测试的同时，还可以通过光电编码器实时测量并犯规舵机的角度信息，用于完成水下无人航行器舵机同步性的测试，大大提高了电动舵机性能测试的可操作性。

（2）此外该系统通过转矩转速测量仪和磁粉制动器的配合使用，可以充分模拟水下无人航行器舵机负载状况，并提供相应的操舵指令，使舵机性能测试更具有实际意义。

附图说明

图1为所述测试装置的安装示意图；

图2为测试台架主体的结构示意图；

图3为该测试系统的一种典型操舵指令。

其中：1-工控机、2-电动舵机控制器A、3-电动舵机控制器B、4-测试台架、5-电动舵机、6-光电编码器、7-转矩转速测量仪、8-磁粉制动器、9-支架

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。

本实施例提供一种水下无人航行器（UUV）舵机测试系统，在实现水下无人航行器舵机基本性能测试的同时，还可以完成水下无人航行器舵机负载状况的模拟，以及水下无人航行器舵机同步性的测试。

水下无人航行器（UUV）上有两台电动舵机，用于操纵航行器各个舵面的旋转、控制航行器的俯仰、航向及横滚。本实施例中的测试系统为典型的两台电动舵机控制器驱动四台电动舵机的结构，在实际实施中并不局限于该结构，可以根据实际需要采用3台舵机控制器、6台电动舵机等结构。

下面依照图1对该系统的基本结构进行详细介绍，所述的舵机测试系统包括工控机1、电动舵机控制器A2、电动舵机控制器B3和四台测试台架4。每台测试台架包括光电编码器6、转矩转速测量仪7、磁粉制动器8及支架9。四台电动舵机分别安装在四台测试台架上。

其连接关系为：所述工控机1分别与电动舵机控制器A2、电动舵机控制器B3相连，用于给两个电动舵机控制器发送操舵指令。为模拟航行器的实际工况，本实施例中的舵机测试装置采用一台舵机控制器对应两台舵机的方案，即一台舵机控制器分别与同一水下无人航行器的两台电动舵机相连。测试台架4的具体结构如图2所示，支架9为设备提供支撑安装固定空间，本实施例中支架9为L型结构，与舵机控制器相连的电动舵机5固接在支架9的竖直端面上，电动舵机5的输出轴依次与光电编码器6、转矩转速测量仪7及磁粉制动器8同轴连接。所述转矩转速测量仪7、磁粉制动器8分别通过支架固定在支架9的水平端面上。同时光电编码器6和转矩转速测量仪7与工控机1相连，光电编码器6实时监测电动舵机的角度信息，并将监测到的角度实时反馈给工控机1。转矩转速测量仪7实时测量电动舵机的转矩，并将测量的转矩实时反馈给工控机。磁粉制动器8用于给电动舵机加负载，以模拟其实际工况。转矩转速测量仪7和磁粉制动器8配合使用能够准确直观的反映所加负载的大小。

电动舵机的同步性是电动舵机的一项重要技术指标，所述同步性是指两台电动舵机收到控制器的操舵信号后能够同时动作，且同步达到指令所要求的位置。本实施例中每一套测试台架上均安装有高精度光电编码器6，可以实时反馈电动舵机的角度位置信息，工控机1则将接收到的各路角度位置信息进行处理并显示，进而可以对各路舵机的同步性实现实时测量和监控。采用该系统进行对同一航行器上两台舵机进行同步性能测试的原理为（以电动舵机控制器B3控制的两台舵机为例）：

（1）工控机1通过电动舵机控制器B3向与之相连的两台电动舵机同时发送操舵指令；

（2）两台电动舵机接收到操舵指令后，按照操舵指令进行动作；此时与电动舵机对应的光电编码器6向工控机1实时反馈电动舵机的角度信息；

（3）工控机1对同一时刻接收到的两个角度信息相减后得到其差异信号，并将该差异信号通过曲线反映（差异信号-时间曲线），从而直观反映两个舵机的同步性。

现行电动舵机测试装置中针对电动舵机性能的测试主要采用正弦波或者梯形波的操舵指令信号模拟海水的波动情况，但正弦波或者梯形波并不能准确的反映海水的波动情况。而本系统中的操舵指令为根据实际需求在工控机1中生成的更贴近于实际海况的操舵指令信号，从而使电动舵机性能的研究和测试更具有实际意义。附图3为本实施例中生成的一种典型操舵指令，其中横轴为操舵指令时刻；纵轴为每个时刻对应的操舵角度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种水下无人航行器舵机测试系统，其特征在于，包括工控机（1）和一个以上测试模块；每个测试模块包括一个电动舵机控制器（2）、两台待测电动舵机和两台测试台架；每台测试台架（4）包括光电编码器（6）和支架（9）；

每个测试模块中各部分的连接关系为：所述电动舵机控制器（2）分别与两台待测电动舵机相连，两台待测电动舵机分别安装在两台测试台架的支架上；每台待测电动舵机的输出轴与其安装支架上固定的光电编码器（6）同轴连接；

所述工控机（1）分别与每个测试模块中的电动舵机控制器相连，同时每个测试模块中的两个光电编码器分别与工控机（1）相连；所述工控机（1）通过电动舵机控制器向每个待测电动舵机发送操舵指令；所述光电编码器（6）实时监测与之相连的待测电动舵机的角度信息，并将监测到的角度信息实时反馈给工控机（1）。

2.如权利要求1所的一种水下无人航行器舵机测试系统，其特征在于，所述每台测试台架（4）还包括转矩转速测量仪（7）和磁粉制动器（8）；所述转矩转速测量仪（7）和磁粉制动器（8）均安装在支架（9）上，转矩转速测量仪（7）的一端与光电编码器（6）同轴相连，另一端与磁粉制动器（8）同轴相连；同时所述转矩转速测量仪（7）与工控机（1）相连；所述磁粉制动器（8）给与之相连的待测电动舵机加负载；所述转矩转速测量仪（7）实时测量与之相连的待测电动舵机的转矩，并将测量的转矩实时反馈给工控机（1）。

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