一種可變負載剛度和慣量的雙電機同軸冗余驅動實驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種電機實驗臺，尤其涉及一種可變負載剛度和慣量的雙電機同軸冗余驅動實驗臺。
【背景技術】
[0002]目前在自動化生產領域，由于單電機控制在遠距離、高載荷以及多變量控制方面已遠遠不能滿足現代工業發展的需求，因此為了節約成本、提高運行可靠性及穩定性、保證精度要求和實現大功率運行，雙電機驅動及其同步控制在機床、起重裝備、飛行模擬器中框和同步轉臺等需要多變量控制、冗余驅動以及消隙等領域中得到廣泛研宄。
[0003]雙電機驅動包括獨立、柔性以及剛性等連接方式，在柔性或剛性連接方式下，雙電機驅動可以克服單電機驅動造成的負載不平衡、大功率驅動成本高等缺點。但由于不同電機的制造材料、制造工藝和制造精度等不同，導致兩臺不同電機的電器參數和機械特性也不同，而不同的機械結構或系統會對雙電機驅動的同步控制性能產生一定的影響，再加上運行過程中的各種外界干擾等的影響，如何保證雙電機驅動的跟蹤精度、同步精度和抗干擾能力等同步控制性能成為了雙電機驅動能否得到廣泛應用所需要解決的難題。
[0004]為了研宄不同的機械結構或系統對雙電機同軸冗余驅動的同步控制性能的影響，現在一般是在實際操作的機械裝置中開展實驗研宄，但這種實驗方式存在實驗成本高、危險大、風險大等缺陷，例如當負載剛度小、慣量大時可能會導致機械裝置出現機械諧振，而當負載剛度大、雙電機不同步情況嚴重時可能造成電機嚴重過載。
[0005]因此，我們需要一種實驗裝置，能在較為安全的實驗室中對雙電機同軸冗余驅動進行測試和實驗，避免對實際操作的機械裝置進行實驗研宄；同時，當雙電機輸出不同步時，會造成負載產生較大的應力和應變，在實驗室中可以檢測不同步時負載結構不同部位的應力和應變，找出最大應力和應變部位，為負載結構設計和優化提供參考。
【發明內容】
[0006]針對上述問題，本發明的目的是提供一種操作安全、結構簡單、成本低廉，可以檢驗不同機械結構或系統對雙電機同軸冗余驅動控制性能的影響的可變負載剛度和慣量的雙電機同軸冗余驅動實驗臺。
[0007]為實現上述目的，本發明采取以下技術方案:一種可變負載剛度和慣量的雙電機同軸冗余驅動實驗臺，其特征在于，該實驗臺包括:基座，沿縱向對稱設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動單元和第二驅動單元，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軸和第二傳動軸，以及位于所述第一傳動軸和第二傳動軸之間且配重和剛度可調的負載；其中，所述第一驅動單元與所述第二驅動單元沿縱向同軸相向設置，所述第一傳動軸和第二傳動軸的一端分別與所述第一驅動單元和第二驅動單元的輸出端相連接，另一端通過端部法蘭同時與所述負載緊固連接；所述第一驅動單元和第二驅動單元分別通過所述第一傳動軸和第二傳動軸共同驅動所述負載做旋轉運動。
[0008]所述負載包括一框架，且所述框架上可拆裝地設置有多根連桿，每根所述連桿上均可拆裝地設置有至少一個配重。
[0009]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側壁之間。
[0010]所述第一驅動單元包括第一驅動電機和第一減速裝置，所述第一減速裝置安裝在所述第一支撐架上，所述第一驅動電機與所述第一減速裝置相連接；所述第二驅動單元包括第二驅動電機和第二減速裝置，所述第二減速裝置安裝在所述第二支撐架上，所述第二驅動電機與所述第二減速裝置相連接。
[0011]所述第一支撐架上安裝有第一軸承組，所述第一傳動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，所述第二傳動軸通過所述第二軸承組安裝在所述第二支撐架上。
[0012]還包括分別用于檢測所述第一驅動單元和第二驅動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，其一端通過第一聯軸器與所述第一減速裝置相連接，另一端通過第三聯軸器與所述第一傳動軸相連接；所述第二扭矩傳感器固定于所述第二支撐座上，其一端通過第二聯軸器與所述第二減速裝置相連接，另一端通過第四聯軸器與所述第二傳動軸相連接。
[0013]所述第一傳動軸和第二傳動軸上分別設置有銷孔，所述第一傳動軸和第二傳動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頭和第二讀數頭，所述第一讀數頭和第二讀數頭分別與所述第一光柵尺和第二光柵尺相配合，檢測所述第一驅動單元和第二驅動單元的輸出角位移、角速度和角加速度。
[0014]在所述負載的不同部位粘貼應變片，并設置第一滑環和第二滑環，所述第一滑環和第二滑環分別位于所述第一支撐架與所述負載之間和所述第二支撐架與所述負載之間，所述第一滑環和第二滑環的轉子分別與所述第一傳動軸和第二傳動軸連接，所述第一滑環和第二滑環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，通過所述第一滑環和第二滑環將所述負載上的所述應變片采集到的信號輸出至整個機械系統外部。
[0015]本發明由于采取以上技術方案，其具有以下優點:1、本發明通過在負載上增加附加結構或者改變負載的結構或形狀來改變負載的剛度和慣量，從而可以在實驗室內完成不同負載剛度和慣量對雙電機同軸冗余驅動系統控制性能影響的實驗研宄，從而大大降低在實際裝置中進行上述實驗的成本和風險；2、本發明通過設置在驅動單元和傳動軸之間的扭矩傳感器，可以檢測驅動單元的輸出扭矩；同時，通過設置在傳動軸上的光柵尺和設置在支撐架上的讀數頭配合，可以檢測驅動單元的輸出角位移、角速度和角加速度等輸出狀態量，從而能為雙電機同軸冗余驅動的控制算法研宄提供參考；3、本發明通過在負載的不同部位粘貼應變片，可以檢測負載不同部位的應力/應變，分析負載的變形情況，找出最大應力和應變部位，為雙電機同軸冗余驅動的負載結構設計和優化提供參考。
【附圖說明】
[0016]圖1是本發明的立體結構示意圖；
[0017]圖2是本發明的主視結構示意圖；
[0018]圖3是本發明的傳動軸的結構示意圖；
[0019]圖4是本發明的光柵套的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0021]如圖1、圖2所示，本發明提供的一種可變負載剛度和慣量的雙電機同軸冗余驅動實驗臺，包括基座1，沿縱向對稱設置在基座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