伺服机构综合性能测控平台的设计与实现

摘要

发动机阀门控制机构是控制固体火箭发动机燃气流量的关键部件，它的性能好坏直接决定着火箭、导弹飞行姿势的准确与可控。因此，在地面对其负载特性进行模拟并测试其性能指标显得尤为重要。为检测该伺服控制机构是否具有高推力、高响应性和高抗扰动的性能，采用现今国内外主流的电动负载模拟方案，再配以自主研发的运动转换加载机构，研制了一套可适用于多种规格伺服控制机构的综合性能测控试验台。该试验台不仅能模拟其真实环境下的负载，还能测试其控制性能的优劣，完全能满足对其性能指标的测试。
　　本文首先介绍了负载模拟领域以及虚拟仪器的研究现状，根据系统需求制定了以电动伺服加载为机械系统、NI PXIe实时自动测试控制平台为硬件系统和LabVIEW为软件开发平台的总体设计方案。采用滚珠丝杠副的可逆传动性将被测对象的的直线运动转化成旋转运动，从而实现了加载电机对被测伺服机构的被动加载。并对机械部分和测控部分的主要元器件进行了选型及分析。其次，从整体方案入手根据系统指标要求对系统软件作了方案设计，包括软件需求、系统架构、各功能模块和编码使用的设计模式等。针对信号的采集和处理从采样技术、系统降噪到滤波器的选择都进行了分析和研究。并依据方案架构对各子功能程序作了详尽的设计。主要有测试信号和加载信号的生成，以及数据采集和加载电机控制的具体代码实现过程。最后，将试验台各零部件进行装配，测控电气系统进行组装并与测试软件一起对整个伺服加载系统进行了调试。调试结果表明，目前开发的系统能满足部分频带内加载的需求。