一種用于雙電機同軸冗余驅動控制研究的實驗臺的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電機實驗臺，尤其涉及一種用于雙電機同軸冗余驅動控制研宄的實驗臺。
【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(xiàn)代工業(yè)發(fā)展的需求，因此為了節(jié)約成本、提高運行可靠性及穩(wěn)定性、保證精度要求和實現(xiàn)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(tǒng)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]在機械系統(tǒng)不變的情況下，可以通過控制算法來改善上述問題。為了進一步驗證控制算法的有效性，現(xiàn)在一般需要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，尤其在同步控制算法不能滿足機械裝置承受范圍時，會造成嚴重的安全問題。因此，我們急需一種實驗裝置，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。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種操作安全、結構簡單、成本低廉，可以開展實驗用于檢驗控制算法對雙電機同軸冗余驅動性能的影響的實驗臺。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術方案:一種用于雙電機同軸冗余驅動控制研宄的實驗臺，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的框架；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框架緊固連接；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框架做旋轉運動。
[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。
[0008]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。
[0009]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。
[0010]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(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軸相連接。
[0011]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。
[0012]在所述框架的內外表面粘貼應變片，并設置第一滑環(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(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變片采集到的信號輸出至整個機械系統(tǒng)外部。
[0013]本發(fā)明由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明提供的用于雙電機同軸冗余驅動控制研宄的實驗臺，具有雙電機同軸冗余驅動系統(tǒng)的必要機械結構，但結構更簡單，從而可以在實驗室內完成雙電機同軸冗余驅動控制的實驗研宄，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(fā)明通過設置在驅動單元和傳動軸之間的扭矩傳感器、設置在傳動軸上的光柵尺和設置在支撐架上的讀數頭以及在框架的不同部位粘貼應變片，可以檢測出體現(xiàn)雙電機同軸冗余驅動系統(tǒng)性能的各項指標，如驅動單元的輸出扭矩、輸出角位移、角速度和角加速度以及框架不同部位的應力/應變等，從而可以開展實驗檢驗同步控制算法對雙電機同軸冗余驅動系統(tǒng)性能的影響，并對同步控制算法進行優(yōu)化。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的立體結構示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明的主視結構示意圖；
[0016]圖3是本發(fā)明的傳動軸的結構示意圖；
[0017]圖4是本發(fā)明的光柵套的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本發(fā)明進行詳細的描述。
[0019]如圖1、圖2所示，本發(fā)明提供的一種用于雙電機同軸冗余驅動控制研宄的實驗臺，包括基座I，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和第二支撐裝置1-2上的第一驅動單元1-3和第二驅動單元1-4，分別安裝在第一支撐裝置1-1和第二支撐裝置1-2上的第一傳動軸16和第二傳動軸17，以及位于第一傳動軸16和第二傳動軸17之間的矩形(僅以此為例，并不限于此)框架20。其中，第一驅動單元1-3與第二驅動單元1-4沿縱向同軸相向設置，第一傳動軸16和第二傳動軸17的一端分別與第一驅動單元1-3和第二驅動單元1-4的輸出端相連接，另一端通過端部法蘭同時與框架20緊固連接。第一驅動單元1-3和第二驅動單元1-4分別通過第一傳動軸16和第二傳動軸17共同驅動框架20做旋轉運動。
[0020]上述實施例中，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的兩內側壁之間。
[0021 ] 上述實施例中，如圖1、圖2所示，第一驅動單元1-3包括第一驅動電機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，第一驅動電機6與第一減速裝置7相連接。第二驅動單元1-4包括第二驅動電機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，第二驅動電機8與第二減速裝置9相連接。
[0022]上述實施例中，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，第二傳動軸17通過第二軸承組15安裝在第二支撐架4上。
[0023]上述實施例中，如圖1、圖2所示，本發(fā)明還包括分別用于檢測第一驅動單元1-3和第二驅動單元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與第二傳動軸17相連接。當然，也可以采用其他技術手段檢測第一驅動單元1-3和第二驅動單元1-4的輸出扭矩。
[0024]上述實施例中，如圖3、圖4所不，第一傳動軸16和第二傳動軸17上分別設置有銷孔(圖中未示出)，第一傳動軸16和第二傳動軸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固定有第一讀數頭27和第二讀數頭28，第一讀數頭27和第二讀數頭28分別與第一光柵尺21和第二光柵尺22相配合，用于檢測第一驅動單元1-3和第二驅動單元1-4的輸出角位移、角速度和角加速度。當然，也可以采用其他傳感器檢測第一驅動單元和第二驅動單元的運動輸出量。
[0025]上述實施例中，如圖1、圖2所示，本發(fā)明還可以在框架20的內外表面上粘貼若干應變片，并設置第一滑環(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的轉子分