液氧∕煤油发动机用步进电机力矩加载系统设计

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1、第43卷第2期2017年4月火箭推进JOURNALOFROCKETPROPULSIONV01．43．No．2Apr．2017液氧腺油发动机用步进电机力矩加载系统设计赵华，常莹(西安航天计量测试研究所，陕西西安710100)摘要：介绍了液氧／煤油发动机用步进电机力矩加载系统的设计，描述了以磁粉制动器为加载核心的电机力矩加载系统的结构和硬件、软件设计方案，重点描述了力矩加载系统的模糊PI控制算法，将PI控制参数进行了模糊化和解模糊处理，制定了模糊推理规则，实现了力矩加载系统PI控制参数的动态调整，提高了步进电机力矩加载系统的加载精度。实际应用证明：研发的电

2、机力矩加载系统实现了对液氧／煤油发动机用电机的模拟加载和电机参数的测量，满足了电机的测试要求。关键词：液氧／煤油发动机；步进电机；力矩加载系统；磁粉制动器中图分类号：V434—34文献标识码：A文章编号：1672—9374f2017)01—0059—07DesignofsteppermotortorqueloadingsystemforLOX／keroseneengineZHAOHua，CHANGYing(Xi’anAerospaceMeasurementandTestResearchInstitute，Xi’an710100，China)Abstra

3、ct：Thedesignofthetorqueloadingsystemofsteppermotorforliquidoxygenandkeroseneengineisintroducedinthispaper．Thestructure，hardwareandsoftwaredesignofthemotortorqueloadingsystemtakingmagneticpowderbrakeastheloadingcorearedescribed．ThefuzzyPIcontrolalgorithmofthetorqueloadingsystemis

4、elaborated．Thefuzzificationandde·blurredprocessingofthePIcontrolparametersareperformed．Thefuzzyinferenceruleisdrawnup．ThedynamicaladjustmentofPIcontrolparametersforthetorqueloadingsystemwasachieved．Theloadingaccuracyofthesteppingmotortorqueloadingsystemwasimproved．Thepracticalap

5、plicationprovesthatthedevelopedmotortorqueloadingsystemcanrealizethesimulationloadingandparametermeasurementofthemotorusedinLOX／keroseneengineandmeetthetestingrequirementsofthemotor．Keywords：LOX／keroseneengine；steppermotor；torqueloadingsystem；magneticpowderbrake收稿日期：2016—10—08；修

6、回日期：2016—11-02作者简介：赵华(1987一)，男，硕士，工程师，研究领域为液体火箭发动机计量测试技术60火箭推进2017年4月0引言1力矩加载系统整体方案设计液氧／煤油发动机作为新一代重型运载火箭的动力装置，采用流量调节器和燃料节流阀来进行推力调节和混合比调节。流量调节器及燃料节流阀的工况调节是由步进电机控制来实现的[1】。为了保证发动机系统工作的可靠性及调节的有效性，需要对液氧／煤油发动机用步进电机在投入使用前进行发动机模拟工况下的地面测试，利用力矩加载装置对步进电机进行模拟加载并准确测试电机的性能指标，这对于火箭的控制精度及准确性十分重

7、要，是保证火箭控制精度和性能的必要前提。力矩加载装置实现的主要方式是电动伺服加载磁和粉制动器加载等。电动伺服加载采用直流电机或交流电机作为加载核心，具有响应速度快、运行平稳、动静态性能优良等优点，并且可进行反拖加载，具备静态力矩加载能力，主要用于高转速、大功率场合，在低速小力矩工作情况下加载精度较差；磁粉制动器具有实时可控性好、简单易行、可以连续加载以及大小功率可适应、在工作线性区内输出力矩平稳等优点；缺点是长时间未运行磁粉链断开会导致初始制动力矩不稳定。针对液氧／煤油发动机步进电机低转速低功率的实际工况，选用磁粉制动器作为加载核心。目前利用磁粉制动器

8、进行加载的方法常用的有两种：手动控制法和PI调节器控制法【2】。现有的液氧力喋油发动机电机力矩