大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置的制作方法

本发明涉及运载火箭技术，具体说是一种大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置，可实现大柔性负载伺服控制方案的设计和评估。

背景技术：

很多伺服控制系统需要实现对柔性或大柔性负载的高精度指向控制。如柔性机械臂、柔性天线、卫星大型太阳电池阵等，都需要伺服机构驱动柔性负载运动。但是地面由于重力和空气阻力的影响，常规的试验方法误差较大。

因此需要设计一套有效的大柔性负载伺服控制系统测试评估系统，克服地球重力，对各种控制方案进行设计评估。目前没有发现同本发明类似技术的说明或报道，也尚未收集到国内外类似的资料。

技术实现要素：

为了解决现有条件下对柔性或大柔性负载的高精度指向控制的常规的试验方法误差较大、试验手段匮乏等问题，本发明的目的在于提供一种大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置，它可以实现大柔性负载伺服控制方案的设计和评估。

为了达到上述发明目的，本发明提供一种大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置，包括：安装支架（1）、伺服控制组件（2）、气浮台（3）、柔性负载（4）、六维力力矩传感器（5）、测控计算机（6）和控制计算机（7）；安装支架（1）对整个测试装置提供各安装机械接口，包括伺服控制组件（2）和六维力力矩传感器（5）的安装面，以及与气浮台（3）的相对位置；伺服控制组件（2）可以实现电流环、速度环、位置环、力矩环控制，以及四环控制中的多环复合控制；气浮台（3）和柔性负载（4）组合，提供扭转方向的大柔性负载，在扭转方向可以实现大变形；六维力力矩传感器（5）可以实时测量评估不同的驱动控制方案对安装面的扰动载荷；测控计算机（6）和控制计算机（7）对整个测试装置进行管理，数据采集、处理、以及不同控制模型的建立和下载。

进一步，伺服控制组件（2）包括：直流无刷电机（201）、行星减速器（202）、联轴器（203）、扭矩传感器（204）、二级减速器（205）、角度传感器（206）；伺服控制组件（2）按“U”型结构安装，直流无刷电机（201）、行星减速器（202）、安装在“U”型结构的一侧，联轴器（203）、扭矩传感器（204）、二级减速器（205）、角度传感器（206）安装在“U”型结构的另一侧。

本发明提供的大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置，与现有工装设备相比，达到了以下有益效果：

1）克服地球重力，对各种控制方案进行设计评估；

2）适用范围广，可以针对柔性机械臂、柔性天线、卫星大型太阳电池阵，并降低误差率。

结合附图，根据下文通过示例说明本发明主旨的描述，可清楚本发明的其他方面和优点。

附图说明

图1为大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置系统方案示意图；

图2为伺服控制组件构造示意图；

图3为柔性负载示意图。

附图中相同或相似的附图标记代表相同或相似的部件。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细的描述。应理解，以下实施例仅用于说明本发明而非用于限定本发明的范围。

参考图1为大柔性负载伺服控制系统测试与评估装置系统方案示意图，通过本发明可以实现对驱动大柔性负载的伺服控制系统进行控制方案设计与效果评估。本发明所提供的测试装置包括：安装支架1、伺服控制组件2、气浮台3、柔性负载4、六维力力矩传感器5、测控计算机6和控制计算机7七部分。

安装支架1对整个测试装置提供各安装机械接口，包括伺服控制组件2和六维力力矩传感器5的安装面，以及与气浮台3的相对位置。伺服控制组件2驱动柔性负载4在气浮台3上实现大变形状态下的回转运动。六维力力矩传感器5可以实时测量评估不同的驱动控制方案对安装面的扰动载荷。测控计算机6和控制计算机7对整个测试装置进行管理，数据采集、处理、以及不同控制模型的建立和下载。

图2为伺服控制组件构造示意图。伺服控制组件2由如下部件组成：直流无刷电机201、行星减速器202、联轴器203、扭矩传感器204、二级减速器205、角度传感器206。整个伺服控制组件2按“U”型结构安装，直流无刷电机201、行星减速器202、安装在“U”型结构的一侧，联轴器203、扭矩传感器204、二级减速器205、角度传感器206安装在“U”型结构的另一侧。伺服控制组件2可以实现电流环、速度环、位置环、力矩环控制，以及四环控制中的多环复合控制。

图3为柔性负载示意图。柔性负载4由如下部件组成：气浮垫401, 端部配重402, 大柔性连接板403, 通用连接轴404。可以实现在气浮台上模拟扭转方向的大柔性负载。其中，气浮垫401为常规气浮平台采用的气动浮力装置。端部配重402可采用不锈钢质量块，安装在气浮垫上。大柔性连接板403采用厚度不等的弹簧钢板，两端分别通过夹具与通用连接轴404和端部配重402螺栓连接。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。