一種用于雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制研究的實(shí)驗(yàn)臺(tái)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機(jī)實(shí)驗(yàn)臺(tái)，尤其涉及一種用于雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制研宄的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在自動(dòng)化生產(chǎn)領(lǐng)域，由于單電機(jī)控制在遠(yuǎn)距離、高載荷以及多變量控制方面已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足現(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求，因此為了節(jié)約成本、提高運(yùn)行可靠性及穩(wěn)定性、保證精度要求和實(shí)現(xiàn)大功率運(yùn)行，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)及其同步控制在機(jī)床、起重裝備、飛行模擬器中框和同步轉(zhuǎn)臺(tái)等需要多變量控制、冗余驅(qū)動(dòng)以及消隙等領(lǐng)域中得到廣泛研宄。
[0003]雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)包括獨(dú)立、柔性以及剛性等連接方式，在柔性或剛性連接方式下，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)可以克服單電機(jī)驅(qū)動(dòng)造成的負(fù)載不平衡、大功率驅(qū)動(dòng)成本高等缺點(diǎn)。但由于不同電機(jī)的制造材料、制造工藝和制造精度等不同，導(dǎo)致兩臺(tái)不同電機(jī)的電器參數(shù)和機(jī)械特性也不同，而不同的機(jī)械結(jié)構(gòu)或系統(tǒng)會(huì)對(duì)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步控制性能產(chǎn)生一定的影響，再加上運(yùn)行過程中的各種外界干擾等的影響，如何保證雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的跟蹤精度、同步精度和抗干擾能力等同步控制性能成為了雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)能否得到廣泛應(yīng)用所需要解決的難題。
[0004]在機(jī)械系統(tǒng)不變的情況下，可以通過控制算法來(lái)改善上述問題。為了進(jìn)一步驗(yàn)證控制算法的有效性，現(xiàn)在一般需要在實(shí)際操作的機(jī)械裝置中開展實(shí)驗(yàn)研宄，但這種實(shí)驗(yàn)方式存在實(shí)驗(yàn)成本高、危險(xiǎn)大、風(fēng)險(xiǎn)大等缺陷，尤其在同步控制算法不能滿足機(jī)械裝置承受范圍時(shí)，會(huì)造成嚴(yán)重的安全問題。因此，我們急需一種實(shí)驗(yàn)裝置，能在較為安全的實(shí)驗(yàn)室中對(duì)雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)進(jìn)行測(cè)試和實(shí)驗(yàn)，避免對(duì)實(shí)際操作的機(jī)械裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研宄。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種操作安全、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低廉，可以開展實(shí)驗(yàn)用于檢驗(yàn)控制算法對(duì)雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)性能的影響的實(shí)驗(yàn)臺(tái)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案:一種用于雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制研宄的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，其特征在于，該實(shí)驗(yàn)臺(tái)包括:基座，沿縱向?qū)ΨQ設(shè)置在所述基座兩端的第一支撐裝置和第二支撐裝置，分別固定在所述第一支撐裝置和第二支撐裝置上的第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元，分別安裝在所述第一支撐裝置和第二支撐裝置上的第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸，以及位于所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸之間的框架；其中，所述第一驅(qū)動(dòng)單元與所述第二驅(qū)動(dòng)單元沿縱向同軸相向設(shè)置，所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸的一端分別與所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的輸出端相連接，另一端通過端部法蘭同時(shí)與所述框架緊固連接；所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元分別通過所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸共同驅(qū)動(dòng)所述框架做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0007]所述第一支撐裝置包括第一支撐架和第一支撐座，所述第二支撐裝置包括第二支撐架和第二支撐座，所述基座上設(shè)置有地腳螺栓孔和連接孔，所述第一支撐架和第二支撐架通過所述連接孔固定在所述基座上，所述第一支撐座和第二支撐座分別懸空固定于所述第一支撐架和第二支撐架的兩內(nèi)側(cè)壁之間。
[0008]所述第一驅(qū)動(dòng)單元包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第一減速裝置，所述第一減速裝置安裝在所述第一支撐架上，所述第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第一減速裝置相連接；所述第二驅(qū)動(dòng)單元包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)和第二減速裝置，所述第二減速裝置安裝在所述第二支撐架上，所述第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)與所述第二減速裝置相連接。
[0009]所述第一支撐架上安裝有第一軸承組，所述第一傳動(dòng)軸通過所述第一軸承組安裝在所述第一支撐架上；所述第二支撐架上安裝有第二軸承組，所述第二傳動(dòng)軸通過所述第二軸承組安裝在所述第二支撐架上。
[0010]還包括分別用于檢測(cè)所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的輸出扭矩的第一扭矩傳感器和第二扭矩傳感器，所述第一扭矩傳感器固定于所述第一支撐座上，其一端通過第一聯(lián)軸器與所述第一減速裝置相連接，另一端通過第三聯(lián)軸器與所述第一傳動(dòng)軸相連接；所述第二扭矩傳感器固定于所述第二支撐座上，其一端通過第二聯(lián)軸器與所述第二減速裝置相連接，另一端通過第四聯(lián)軸器與所述第二傳動(dòng)軸相連接。
[0011]所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸上分別設(shè)置有銷孔，所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸上通過銷連接分別固定有第一光柵套和第二光柵套，所述第一光柵套和第二光柵套上分別連接有第一光柵尺和第二光柵尺，所述第一支撐架和第二支撐架上分別通過第一 L型支架和第二 L型支架固定有第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭，所述第一讀數(shù)頭和第二讀數(shù)頭分別與所述第一光柵尺和第二光柵尺相配合，檢測(cè)所述第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的輸出角位移、角速度和角加速度。
[0012]在所述框架的內(nèi)外表面粘貼應(yīng)變片，并設(shè)置第一滑環(huán)和第二滑環(huán)，所述第一滑環(huán)和第二滑環(huán)分別位于所述第一支撐架與所述框架之間和所述第二支撐架與所述框架之間，所述第一滑環(huán)和第二滑環(huán)的轉(zhuǎn)子分別與所述第一傳動(dòng)軸和第二傳動(dòng)軸連接，所述第一滑環(huán)和第二滑環(huán)的定子分別通過第一 T形支架和第二 T形支架固定在所述第一支撐架和第二支撐架上，所述第一滑環(huán)和第二滑環(huán)將所述框架上的所述應(yīng)變片采集到的信號(hào)輸出至整個(gè)機(jī)械系統(tǒng)外部。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn):1、本發(fā)明提供的用于雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制研宄的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，具有雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的必要機(jī)械結(jié)構(gòu)，但結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單，從而可以在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)完成雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)研宄，大大降低在實(shí)際裝置中進(jìn)行上述實(shí)驗(yàn)的成本和風(fēng)險(xiǎn)；2、本發(fā)明通過設(shè)置在驅(qū)動(dòng)單元和傳動(dòng)軸之間的扭矩傳感器、設(shè)置在傳動(dòng)軸上的光柵尺和設(shè)置在支撐架上的讀數(shù)頭以及在框架的不同部位粘貼應(yīng)變片，可以檢測(cè)出體現(xiàn)雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的各項(xiàng)指標(biāo)，如驅(qū)動(dòng)單元的輸出扭矩、輸出角位移、角速度和角加速度以及框架不同部位的應(yīng)力/應(yīng)變等，從而可以開展實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)同步控制算法對(duì)雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)性能的影響，并對(duì)同步控制算法進(jìn)行優(yōu)化。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的主視結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的傳動(dòng)軸的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的光柵套的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0019]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的一種用于雙電機(jī)同軸冗余驅(qū)動(dòng)控制研宄的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，包括基座I，沿縱向?qū)ΨQ設(shè)置在基座I兩端的第一支撐裝置1-1和第二支撐裝置1-2，分別固定在第一支撐裝置1-1和第二支撐裝置1-2上的第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4，分別安裝在第一支撐裝置1-1和第二支撐裝置1-2上的第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17，以及位于第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17之間的矩形(僅以此為例，并不限于此)框架20。其中，第一驅(qū)動(dòng)單元1-3與第二驅(qū)動(dòng)單元1-4沿縱向同軸相向設(shè)置，第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17的一端分別與第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4的輸出端相連接，另一端通過端部法蘭同時(shí)與框架20緊固連接。第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4分別通過第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17共同驅(qū)動(dòng)框架20做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
[0020]上述實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，第一支撐裝置1-1包括U形(僅以此為例，并不限于此)第一支撐架2和第一支撐座3，第二支撐裝置1-2包括U形(僅以此為例，并不限于此)第二支撐架4和第二支撐座5，基座I上設(shè)置有地腳螺栓孔和連接孔(圖中未示出)，第一支撐架2和第二支撐架4通過連接孔固定在基座I上，第一支撐座3和第二支撐座5分別懸空固定于第一支撐架2和第二支撐架4的兩內(nèi)側(cè)壁之間。
[0021 ] 上述實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，第一驅(qū)動(dòng)單元1-3包括第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)6和第一減速裝置7，第一減速裝置7安裝在第一支撐架2上，第一驅(qū)動(dòng)電機(jī)6與第一減速裝置7相連接。第二驅(qū)動(dòng)單元1-4包括第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)8和第二減速裝置9，第二減速裝置9安裝在第二支撐架4上，第二驅(qū)動(dòng)電機(jī)8與第二減速裝置9相連接。
[0022]上述實(shí)施例中，如圖1、圖2，第一支撐架2上安裝有第一軸承組14，第一傳動(dòng)軸16通過第一軸承組14安裝在第一支撐架2上；第二支撐架4上安裝有第二軸承組15，第二傳動(dòng)軸17通過第二軸承組15安裝在第二支撐架4上。
[0023]上述實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，本發(fā)明還包括分別用于檢測(cè)第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4的輸出扭矩的第一扭矩傳感器10和第二扭矩傳感器11，第一扭矩傳感器10固定于第一支撐座3上，其一端通過第一聯(lián)軸器12與第一減速裝置7相連接，另一端通過第三聯(lián)軸器18與第一傳動(dòng)軸16相連接。第二扭矩傳感器11固定于第二支撐座5上，其一端通過第二聯(lián)軸器13與第二減速裝置9相連接，另一端通過第四聯(lián)軸器19與第二傳動(dòng)軸17相連接。當(dāng)然，也可以采用其他技術(shù)手段檢測(cè)第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4的輸出扭矩。
[0024]上述實(shí)施例中，如圖3、圖4所不，第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17上分別設(shè)置有銷孔(圖中未示出)，第一傳動(dòng)軸16和第二傳動(dòng)軸17上通過銷連接分別固定有第一光柵套23和第二光柵套24，第一光柵套23和第二光柵套24上分別連接有第一光柵尺21和第二光柵尺22。第一支撐架2和第二支撐架4上分別通過第一 L型支架29和第二 L型支架30固定有第一讀數(shù)頭27和第二讀數(shù)頭28，第一讀數(shù)頭27和第二讀數(shù)頭28分別與第一光柵尺21和第二光柵尺22相配合，用于檢測(cè)第一驅(qū)動(dòng)單元1-3和第二驅(qū)動(dòng)單元1-4的輸出角位移、角速度和角加速度。當(dāng)然，也可以采用其他傳感器檢測(cè)第一驅(qū)動(dòng)單元和第二驅(qū)動(dòng)單元的運(yùn)動(dòng)輸出量。
[0025]上述實(shí)施例中，如圖1、圖2所示，本發(fā)明還可以在框架20的內(nèi)外表面上粘貼若干應(yīng)變片，并設(shè)置第一滑環(huán)31和第二滑環(huán)32，第一滑環(huán)31和第二滑環(huán)32分別位于第一支撐架2與框架20之間和第二支撐架4與框架20之間，第一滑環(huán)31和第二滑環(huán)32的轉(zhuǎn)子分