一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，该方案包括有主控计算机、多轴运动控制器、驱动电源、编码器接口模块、轴驱动器、制动模块、执行机构、角度编码器；主控计算机与多轴运动控制器相连；多轴运动控制器分别与轴驱动器、角度编码器以及执行机构内置编码器连接；轴驱动器均与驱动电源、制动模块以及执行机构连接；执行机构和角度编码器连接，其内置编码器接入多轴运动控制器；角度编码器通过编码器接口模块与多轴运动控制器相连。该方案不仅能准确地控制俯仰角快速拉起和大振幅振动、滚转角地强迫运动，且能实现俯仰角快速拉起和大振幅振动与滚转角强迫运动的频率相位同步控制。

【技术实现步骤摘要】
一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置
本专利技术涉及的是航空航天风洞试验领域，尤其是一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置。
技术介绍
先进飞行器在高机动、高敏捷飞行时，其气动力数据呈现较强的非线性动态特性和多自由度耦合特性，为准确掌握其动态特性和耦合机理，开展基于飞行器快速拉起、俯仰振动以及强迫滚转等多自由度的地面动态气动力模拟试验，就需要在风洞中建立一种动态多自由度的联动试验机构。该型试验机构不仅需具备飞行器俯仰角的快速拉起、俯仰角的大振幅振动以及滚转角的强迫运动，还需具备俯仰角快速拉起和大振幅振动与强迫滚转的同步控制功能，由于大振幅振动的大惯量和高频率、快速拉起的快速性和大载荷以及与强迫滚转的频率相位同步控制等特殊要求，使得机构的联动频率相位同步控制装置设计难度较大，为了满足该型多自由度试验装置的联动频率相位同步控制需求，我们开展了基于电机伺服和多轴运动控制器的联动频率相位同步控制装置研制工作，已成功研制出一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，在跨声速风洞试验领域，该型联动频率相位同步控制装置的研制尚属首次。
技术实现思路
本专利技术的目的，就是针对现有技术所存在的不足，而提供一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置的技术方案，该方案不仅能准确地控制俯仰角快速拉起和大振幅振动、滚转角地强迫运动，且能实现俯仰角快速拉起和大振幅振动与滚转角强迫运动的频率相位同步控制。本方案是通过如下技术措施来实现的：一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，包括有主控计算机、多轴运动控制器、驱动电源、编码器接口模块、轴驱动器、制动模块、执行机构、角度编码器；主控计算机与多轴运动控制器相连；多轴运动控制器分别与轴驱动器、角度编码器以及执行机构内置编码器连接；轴驱动器均与驱动电源、制动模块以及执行机构连接；执行机构和角度编码器连接，其内置编码器接入多轴运动控制器；角度编码器通过编码器接口模块与多轴运动控制器相连。作为本方案的优选：主控计算通过TCP/IP协议和多轴运动控制器连接。作为本方案的优选：执行机构内置编码器、角度编码器及轴驱动器均通过Drive-CliQ总线与多轴运动控制器组态。作为本方案的优选：多轴运动控制器控制轴数4-8轴，伺服周期为0.5ms-1ms。作为本方案的优选：执行机构由伺服电机或异步电机驱动，其中A轴执行机构可由两台伺服电机同步驱动或是单台伺服电机驱动，B轴执行机构可由伺服电机或三相异步电机驱动，C轴执行机构可由伺服电机驱动，且A轴和B轴在同一时间仅有一轴工作。作为本方案的优选：角度编码器单圈分辨率为14-17位。作为本方案的优选：驱动电源额定功率为50kW-160kW；同步驱动方式下A轴执行机构电机和驱动器额定功率为20kW-80kW，单台电机驱动方式下电机和驱动器额定功率为30kW-120kW；B轴执行机构电机和驱动器额定功率为20kW-50kW；C轴执行机构电机和驱动器额定功率为0.5kW-5kW。本方案的有益效果可根据对上述方案的叙述得知，由于在该方案中采用多轴运动控制器、Drive-CliQ总线组态，成功地解决了俯仰角快速拉起和大振幅振动与滚转角强迫运动间的频率相位同步控制，亦首次在国内两米量级跨声速风洞得到成功应用，满足了飞行器风洞动态试验的迫切需求。由此可见，本专利技术与现有技术相比，具有实质性特点和进步，其实施的有益效果也是显而易见的。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。具体实施方式为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过一个具体实施方式，并结合其附图，对本方案进行阐述。通过附图可以看出，本方案包括有主控计算机、多轴运动控制器、驱动电源、编码器接口模块、轴驱动器、制动模块、执行机构、角度编码器；主控计算机与多轴运动控制器相连；多轴运动控制器分别与轴驱动器、角度编码器以及执行机构内置编码器连接；轴驱动器均与驱动电源、制动模块以及执行机构连接；执行机构和角度编码器连接，其内置编码器接入多轴运动控制器；角度编码器通过编码器接口模块与多轴运动控制器相连。主控计算通过TCP/IP协议和多轴运动控制器连接。执行机构内置编码器、角度编码器及轴驱动器均通过Drive-CliQ总线与多轴运动控制器组态。多轴运动控制器控制轴数4-8轴，伺服周期为0.5ms-1ms。执行机构由伺服电机或异步电机驱动，其中A轴执行机构可由两台伺服电机同步驱动或是单台伺服电机驱动，B轴执行机构可由伺服电机或三相异步电机驱动，C轴执行机构可由伺服电机驱动，且A轴和B轴在同一时间仅有一轴工作。角度编码器单圈分辨率为14-17位。驱动电源额定功率为50kW-160kW；同步驱动方式下A轴执行机构电机和驱动器额定功率为20kW-80kW，单台电机驱动方式下电机和驱动器额定功率为30kW-120kW；B轴执行机构电机和驱动器额定功率为20kW-50kW；C轴执行机构电机和驱动器额定功率为0.5kW-5kW。其中，多轴运动控制器为西门子SIMOTIOND425-2型控制器；驱动电源选用西门子ALM主动型电源模块，其额定输出功率120kW；A轴执行机构由1FT6伺服电机同步驱动，额定功率70.7kW，适配驱动器额度功率107kW；B轴执行机构由三相异步电机驱动，额定功率22kW，适配驱动器额度功率24kW；C轴执行机构由1FK系列伺服电机驱动，额定功率0.82KW，适配驱动器额度功率1.6KW；编码器接口模块采用西门子SMC型SSI/Drive-CliQ转换模块；A轴角度编码器采用AC58型17位轴系编码器，B轴角度编码器采用AC58型14位轴系编码器。工作过程为：若控制指令为单轴角度和速度控制，风洞试验时，主控计算机向多轴运动控制器发送单轴控制指令。按控制指令多轴运动控制器向A轴驱动器或B轴驱动器或C轴驱动器发送控制信号，驱动对应单轴运动，包括快速拉起机构-15°～75°区间往复拉起，俯仰振动机构在-45°～45°区间正弦运动，强迫滚转机构在-90°～90°区间正弦运动。试验完成后机构停止；若控制指令为俯仰角快速拉起和大振幅振动与强迫滚转的联动频率相位同步控制，风洞试验时，先启动俯仰角快速拉起或大振幅振动机构，待运行稳定后，启动强迫滚转机构，通过联动同步控制算法实现与快速拉起或大振幅振动机构的频率相位同步控制，试验完成后各轴运动停止。实施例2一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其A轴执行机构由两台1FT6伺服电机同步驱动，单台额定功率45.5kW，适配驱动器额度功率71kW。控制装置的其余部件与实施例1相同。实施例3一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其B轴执行机构由1FT6伺服电机同步驱动，单台额定功率24.5kW，适配驱动器额度功率32kW。控制装置的其余部件与实施例1相同。以上所述仅为本专利技术的较佳实施例而已，并不用以限制本专利技术，应当指出的是，凡在本专利技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本专利技术的保护范围之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其特征是：包括有主控计算机、多轴运动控制器、驱动电源、编码器接口模块、轴驱动器、制动模块、执行机构、角度编码器；所述的主控计算机与多轴运动控制器相连；所述的多轴运动控制器分别与轴驱动器、角度编码器以及执行机构内置编码器连接；所述的轴驱动器均与驱动电源、制动模块以及执行机构连接；所述的执行机构和角度编码器连接，其内置编码器接入多轴运动控制器；所述的角度编码器通过编码器接口模块与多轴运动控制器相连。

【技术特征摘要】
1.一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其特征是：包括有主控计算机、多轴运动控制器、驱动电源、编码器接口模块、轴驱动器、制动模块、执行机构、角度编码器；所述的主控计算机与多轴运动控制器相连；所述的多轴运动控制器分别与轴驱动器、角度编码器以及执行机构内置编码器连接；所述的轴驱动器均与驱动电源、制动模块以及执行机构连接；所述的执行机构和角度编码器连接，其内置编码器接入多轴运动控制器；所述的角度编码器通过编码器接口模块与多轴运动控制器相连。2.根据权利要求1所述的一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其特征是：所述的主控计算通过TCP/IP协议和多轴运动控制器连接。3.根据权利要求1所述的一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其特征是：所述执行机构内置编码器、角度编码器及轴驱动器均通过Drive-CliQ总线与多轴运动控制器组态。4.根据权利要求1所述的一种风洞动态多自由度试验机构的联动频率相位同步控制装置，其特征是...

【专利技术属性】
技术研发人员：郁文山，赵忠良，马上，高川，张钊，杨海泳，张云龙，蒋明华，李玉平，王晓冰，饶正周，易凡，杜宁，金志伟，陈龙，杨兴锐，刘龙兵，高智，周波，苏北辰，
申请(专利权)人：中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所，
类型：发明
国别省市：四川,51