CN2831199Y - 摇晃轴试验台架控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种摇晃轴试验台架控制装置，属于物理仿真试验台控制技术领域。控制器连接位置模板，位置模板连接直流调速装置，直流调速装置连接直流电机，电机驱动摇晃轴试验台架；位置模板有位置存储器、位置测量模块、比较器、位置调节器构成，位置存储器和位置测量模块连接比较器，比较器连接位置调节器；直流调速装置有比较器、速度测量模块、速度调节器、电流调节器、电流测量模块、电机驱动器；位置调节器和速度测量模块连接比较器，比较器连接速度调节器，速度调节器经比较器连接电流调节器和电流测量模块，电流调节器和电流测量模块连接电机驱动器，电机驱动器连接直流电机。本实用新型精度高，系统稳定、动态响应快，故障报警及时。
Description
技术领域
本实用新型属于物理仿真试验台控制技术领域，特别是涉及一种摇晃轴试验台架控制装置。
背景技术
目前，有采用PLC(可编程控制器)、直流调速、直流电机做控制系统的转台，但转台是一个或两个方向高速旋转，它所承载负载小、转动惯量小，无法承载大型实验设备，也不能模拟舰船在不同海情下的摇摆。
发明内容
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题，而提供了一种摇晃轴试验台架控制装置。
本实用新型的目的是提供一种能承载大负载惯量摇晃轴试验台架摇摆的闭环伺服控制装置，可实现摇摆谱的跟踪复现、集中逻辑控制、故障检测报警和保护。
计算机将事先处理好的摇晃运动数学模式编成数字化摇晃谱线，并通过通讯接口送入位置模板的相应给定值区域存储，二个自由度各存入一条谱线。以纵摇为例：启动命令发出后位置模板将位置谱线给定值与光电编码器测量的位置实际值(反馈值)进行比较，其差值信号经位置调节器比例放大后送全数字直流调速装置的速度和电流调节器进行P.I.D(比例、积分、微分)调节，通过可控硅触发装置触发三相全控桥导通，输出驱动电流控制力矩电机，使摇晃轴的纵摇环按着给定的谱线摇晃。
摇晃轴的起停，工况选择、运行操作，故障报警、限位保护等逻辑控制由PLC可编程控制器实现，以PLC为核心及多种人机界面来完成。
本实用新型采取如下技术方案：
摇晃轴试验台架控制装置，包括计算机、控制器、位置模板、直流调速装置和直流电机，计算机给位置模板信号，位置模板控制直流调速装置，直流调速装置控制直流电机，其特点是：计算机连接位置模板，位置模板连接直流调速装置，直流调速装置连接直流电机，直流电机驱动摇晃轴试验台架；位置模板有位置存储器、位置测量模块、比较器、位置调节器构成，位置存储器和位置测量模块连接比较器，比较器连接位置调节器；直流调速装置有比较器、速度测量模块、速度调节器、电流调节器、电流测量模块、电机驱动器。位置调节器和速度测量模块连接比较器，比较器连接速度调节器，速度调节器经比较器和电流测量模块连接电流调节器，电流调节器连接电机驱动器。电机驱动器连接直流电机。控制器连接位置模板和直流调速装置。
本实用新型还可以采用如下技术措施：
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：位置模板、直流调速装置由摇晃轴试验台架横摇和纵摇控制装置构成。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：计算机连接位置存储器，位置模板与计算机间有数据通讯接口。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：位置测量模块连接摇晃轴试验台架转角编码器。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：转角编码器采用光电旋转编码器。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：电机驱动器为可控硅触发装置触发的三相全控桥。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：电机为永磁式直流力矩电机。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：摇晃轴试验台架装有零位锁定传感器，零位锁定传感器连接控制器。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：摇晃轴试验台架装有摆角限位传感器，摆角限位传感器连接控制器。
所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特点是：控制器为PLC可编程控制器。
本实用新型具有的优点和积极效果：
1.控制系统采用位置、速度和电流三闭环伺服控制，实现摇摆谱的跟踪复现，利用PLC实现摇晃轴的集中逻辑控制和保护，防止误操作，及时自动进行故障检测报警，显示故障点，确保试验设备安全运行。
2.采用力矩电机直接驱动，台体主轴即电机轴，取消减速箱，从而去除了由于传动空回行程带来的系统延迟，提高了摇摆谱复现精度，使系统具有较高的稳态性能和较快的动态响应。
附图说明
图1是本实用新型连接结构示意图。
其中，1-位置模板，2-横摇直流调速装置，3-纵摇直流调速装置，4-摆角限位传感器，5-零位锁定传感器，6-PLC可编程控制器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
参阅图1。
摇晃轴试验台架控制装置，包括计算机、PLC可编程控制器6、位置模板1、横摇直流调速装置2、纵摇直流调速装置3和永磁直流力矩电机。计算机连接位置模板，计算机与位置模板间有数据通讯接口，计算机和PLC可编程控制器连接位置模板，位置模板连接横摇和纵摇直流调速装置，直流调速装置分别连接永磁直流力矩电机。位置模板由位置存储器、位置测量模块、比较器、位置调节器构成，位置存储器和位置测量模块连接比较器，比较器连接位置调节器；位置测量模块连接摇晃轴试验台架转角编码器，转角编码器采用光电旋转编码器。直流调整装置由比较器、速度测量模块、速度调节器、电流调节器、电流测量模块、可控硅触发装置、三相全控桥构成。位置调节器和速度测量模块连接比较器，比较器连接速度调节器，速度调节器经比较器连接电流调节器和电流测量模块，电流调节器和电流测量模块连接可控硅触发装置、可控硅触发装置连接三相全控桥，三相全控桥连接直流力矩电机。摇晃轴试验台架装有零位锁定传感器5，零位锁定传感器5连接PLC可编程控制器。摇晃轴试验台架装有摆角限位传感器4，摆角限位传感器4连接PLC可编程控制器。PLC可编程控制器6连接位置模板和直流调速装置。
本实施例，采用计算机、PLC(可编程控制器)、位置模板、全数字直流调速装置和永磁式直流力矩电机直接驱动，可实现摇摆谱的跟踪复现、集中逻辑控制、故障检测报警和保护。
摇晃轴试验台架电控系统主要由PLC可编程控制器、位置模板、全数字直流调速装置和永磁式力矩电机组成，实现位置、速度和电流三闭环伺服控制和系统集中逻辑控制及故障检测报警。在计算机人机界面中输入摇晃角度和摇晃周期就可自动编成数字化摇晃谱线，并通过通讯接口送入位置模板的相应给定值区域存储。当启动命令发出后位置模板将谱线给定值通过位置调节器进行比例放大后送入直流调速装置的速度调节器和电流调节器进行P.I.D调节。通过可控硅触发装置触发三相全控桥导通，输出驱动电流控制永磁力矩电机，力矩电机与台体同轴连接，使摇晃轴按着给定的谱线摇晃。位置环采用光电编码器测量摇晃轴摇晃位置的实际值作为反馈信号，与位置模板的位置谱线给定值通过比较器进行比较，其差值信号经比例放大后送全数字直流调速装置的速度调节器，保证定位准确。速度环反电势控制，只需测量整流装置的输出电压，检测到电枢电压，然后经电机内阻压降补偿处理作为反馈信号，与位置模板的输出信号通过比较器进行比较，其差值信号经速度调节器进行P.I.D调节后送电流调节器，保证速度的稳定。电流环的电流通过交流侧的电流互感器检测，经模数变换作为反馈信号送电流调节器，与速度调节器的输出信号通过比较器进行比较，其差值信号经电流调节器进行P.I.D调节，克服由于负载变化对系统的扰动。由位置、速度和电流三闭环伺服控制组成的控制系统，分别对直流永磁力矩电机进行控制，保证摇晃轴摇摆的稳定，跟随性能好，摇摆谱复现精度高，使系统具有较高的稳态性能和较快的动态响应。
全数字直流调速装置采用反并联三相无环流逻辑控制系统，通过装置上的16位微处理器实现所有的调节和传动控制功能，调节功能在软件中通过参数构成的程序块实现。
控制系统的起停，工况选择、运行操作，故障报警、系统保护等逻辑控制由PLC可编程控制器来完成。PLC与计算机间配有通讯接口，位置模板的所有参数设置和测试都可以在微机侧的Windows中完成，包括谱的离散处理和向位置模板的相应给定值区域存储摇摆谱线。
零位锁定传感器是将摇晃轴没摇晃之前的锁定通过传感器把信号传送给PLC，由PLC通过逻辑控制实现系统保护，保证摇晃轴没拆零位锁定摇晃轴不能摇晃。
摆角限位传感器是将摇晃轴摇摆角度超限时通过传感器把信号传送给PLC，由PLC通过逻辑控制实现系统保护，使摇晃轴摇摆自动回到零位，保证试验设备的安全运行。
Claims (10)
1.一种摇晃轴试验台架控制装置，包括控制器、位置模板、直流调速装置和直流电机；位置模板控制直流调速装置，直流调速装置控制直流电机；其特征是：控制器连接位置模板，位置模板连接直流调速装置，直流调速装置连接电机，电机驱动摇晃轴试验台架；位置模板有位置存储器、位置测量模块、比较器、位置调节器构成，位置存储器和位置测量模块连接比较器，比较器连接位置调节器；直流调速装置有比较器、速度测量模块、速度调节器、电流调节器、电流测量模块、电机驱动器；位置调节器和速度测量模块连接比较器，比较器连接速度调节器，速度调节器经比较器连接电流调节器和电流测量模块，电流调节器和电流测量模块连接电机驱动器，电机驱动器连接直流电机。
2.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：位置模板、直流调速装置由摇晃轴试验台架横摇和纵摇控制装置构成。
3.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：计算机连接位置存储器，位置模板与计算机间有数据通讯接口。
4.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：位置测量模块连接摇晃轴试验台架转角编码器。
5.根据权利要求4所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：转角编码器采用光电旋转编码器。
6.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：电机驱动器为可控硅触发装置触发的三相全控桥。
7.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：电机为永磁式直流力矩电机。
8.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：摇晃轴试验台架装有零位锁定传感器，零位锁定传感器连接控制器。
9.根据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：摇晃轴试验台架装有摆角限位传感器，摆角限位传感器连接控制器。
10.据权利要求1所述的摇晃轴试验台架控制装置，其特征是：控制器为PLC可编程控制器。
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| CN 200520027460 CN2831199Y (zh) | 2005-09-23 | 2005-09-23 | 摇晃轴试验台架控制装置 |
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|---|---|---|---|---|
| CN101275883B (zh) * | 2007-03-26 | 2011-02-16 | 北京智源博科技有限公司 | 单轴全物理仿真磁浮台 |
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| CN111751137A (zh) * | 2020-06-30 | 2020-10-09 | 苏州苏试试验集团股份有限公司 | 一种大负载两轴倾斜与摇摆台的控制装置及其控制方法 |
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