伺服机构负载模拟系统设计与动态特性分析

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1、2014年9月第40卷第9期北京航空航天大学学报JournalofBeijingUniversityofAeronauticsandAstronauticsSeptember2014V01．40No．9伺服机构负载模拟系统设计与动态特性分析张朋付永领郭彦青祁晓野(北京航空航天大学机械工程及自动化学院。北京100191)摘要：针对火箭发动机喷管伺服机构的负载模拟问题，采用机械的方式，设计了一种可对伺服机构的惯性负载、摩擦力矩负载、弹性力矩负载、安装刚度以及发动机喷管柔性特征进行模拟的负载模拟器，并建立了模拟器和伺服机构数学模型．仿真分析了惯性负载、弹性力矩以及喷

2、管柔性对伺服机构负载多自由度特性的影响．通过对伺服机构扫频实验，负载模拟器中的负载在一定范围内调节，可复现伺服机构实际工作中的动态特性．说明该负载模拟器结构设计合理，从而为具有多自由度特性的火箭伺服机构的负载模拟系统设计提供参考．该系统已经得到实际应用．关键词：负载模拟；伺服机构；数学模型；动态特性；多自由度中图分类号：TB262文献标识码：A文章编号：1001．5965(2014)09．1225-06Designandanalysisondynamiccharacteristicofservomechanism’SIoadsimulationsystemZh

3、angPengFuYonglingGuoYanqingQiXiaoye(SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，BeijingUniversityofAeronauticsandAstronautics，Beijing100191，China)Abstract：InviewofaloadsimulatingproblemofseITOmechanisminlaunchvehicles，anewloadsimu—latordevicewaspresent，whichcouldsimulatetheinertia，fr

4、iction，elastic，servomechanismmountingrigidi-tyandflexibilitycharacteristicsofenginenozzlebythemechanicalstructures．Thecompletemathematicalmodelsofservomechanismandloadsimulatordevicewereconstructed．Theinfluenceofinertia，elasticandflexibletomultipledegreesoffreedomwasanalyzedbysimula

5、tion．Asweepfrequencytestofservomechanismwasmadetorepeatthedynamiccharacteristicsofservomechanisminpracticalworkwhensomeloadsofloadsimulatordevicewereadjustedinacertainrange．Thetestresultsvalidatethereasonablenessoftheproposeddesign，whichmaybeareferenceforthedesignofloadsimulatordevi

6、cewithmultipledegreesoffreedomproperty．Besides，thesimulatorhasgotanactualapplication．Keywords：loadsimulation；servomechanism；mathematicalmodel；dynamiccharacteristic；multipledegreesoffreedom伺服机构是火箭运行姿态控制的执行装置．为了满足伺服机构的研制与生产的需要，负载模拟系统的研制至关重要，它可以被用来模拟火箭飞行过程中伺服机构的负载情况，主要包括惯性负载、弹性负载、摩擦负载和

7、常值力矩II-6]．伺服机构地面负载模拟器发展至今，按加载方式不同分为电动加载、液压加载和机械加载⋯．电动式负载模拟器结构简单，对小力矩信号跟踪能力强；液压加载负载模拟器具有加载力矩大、体积小、调整灵活等优点，但其加载过程中存在多余力现象"。1引，目前，关于这类负载模拟器的研制更多的也是关注于多余力的消除控制算收稿日期：2013-10-10；网络出版时间：2014-03-1317：24；DOt：10．13700／j．bh．1001．5965．2013．0571网络出版地址：WWW．cnki．net／kcms／doi／10．13700／j．bh．1001-596

8、5．2013．0571．html基金项