一种作动器动态特性测试装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于作动器特性测试技术领域，公开了一种作动器动态特性测试装置及方法，信号发生器的信号输出端与舵机控制器的信号输入端连接，舵机控制器的信号输出端与信号转接盒的信号输入端双向连接，舵机控制器的控制输出端与舵机作动器的控制输入端连接，舵机作动器的位移信号输出端与位移传感器的位移检测端连接，位移传感器的位移信号输出端与信号转接盒的位移信号输入端连接，信号转接盒的信号输出端与信号记录仪的信号输入端连接，舵机作动器的作动端与舵面的控制端连接。在进行飞机地面动态特性测试试验的同时，采用基于地面测试试验的同一套测试系统完成测试，不需要对作动器进行单独的作动器动态特性测试。

【技术实现步骤摘要】
一种作动器动态特性测试装置及方法
本专利技术属于作动器特性测试
，尤其涉及一种作动器动态特性测试装置及方法。
技术介绍
气动伺服弹性稳定性分析是电传飞机研制过程中必不可少的重要环节，而伺服舵机作动器的动态特性是进行飞机气动伺服弹性稳定性分析与设计的所必须的数据。通常，舵机作动器的供应商仅给出作动器的技术指标数据，舵机的动态特性需要通过试验获得。现有方法的缺点是需专门设计一套试验装置及试验，单独专门对舵机进行测试。
技术实现思路
本专利技术提供一种作动器动态特性测试装置和方法，在进行飞机地面动态特性测试试验的同时，采用基于地面测试试验的同一套测试系统完成测试，不需要对作动器进行单独的作动器动态特性测试，装置简单，成本低，效率高，缩短了试验周期，获取的舵机动态特性准确。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案予以实现。技术方案一：一种作动器动态特性测试装置，所述测试装置用于测试舵机作动器，所述测试装置包括：信号发生器、舵机控制器、信号转接盒、信号记录仪、位移传感器；其中，信号发生器的信号输出端与舵机控制器的信号输入端连接，舵机控制器的信号输出端与信号转接盒的信号输入端双向连接，舵机控制器的控制输出端与舵机作动器的控制输入端连接，舵机作动器的位移信号输出端与位移传感器的位移检测端连接，位移传感器的位移信号输出端与信号转接盒的位移信号输入端连接，信号转接盒的信号输出端与信号记录仪的信号输入端连接，舵机作动器的作动端与舵面的控制端连接。本专利技术技术方案一的特点和进一步的改进为：(1)所述信号发生器，用于产生两种类型的正弦扫频信号，第一种信号是连续变频正弦扫频信号，第二种信号是频率可调的定频正弦扫频信号，所述第二种信号的频率间隔不超过1Hz；第一种信号用于测试作动器动态特性测试装置是否正常，第二种信号用于获取作动器的动态特性。(2)两种类型信号扫频的频率范围包含飞机主要模态的模态频率及舵面旋转频率，舵面旋转频率通过飞机固有模态特性分析或者地面共振试验获取。技术方案二：一种作动器动态特性测试方法，所述测试方法包括：S1，通过信号发生器产生定频正弦扫频信号，通过信号转接盒转换成舵控指令输入信号并发送给舵机控制器，舵机控制器驱动舵机作动器带动舵面偏转；S2，获取舵机作动器的位移传感器的输出信号，将舵控指令输入信号及作动器位移输出信号通过信号转接盒转换后输出到信号记录仪，并记录该定频正弦扫频信号输入下的舵面指令输入及对应的舵机位移输出信号，分别记为in(t)及out(t)；记录时间至少包括两个完整波形；S3，经拉氏变换将in(t)及out(t)从时域变化到拉氏域，记为IN(ω(k))和OUT(ω(k))；S4，获取多个测试频率以及每个测试频率对应的离散数据，从而得到多个测试频率对应的离散形式的传递函数G(w(k))＝OUT(w(k))/IN(w(k))；S5，根据所述离散形式的传递函数拟合出三阶传递函数，所述三阶传递函数作为作动器动态特性。本专利技术技术方案二的特点和进一步的改进为：(1)在S4之后且在S5之前，所述方法还包括：计算多个测试频率对应的离散数据的幅值和相位，绘制得到幅频曲线和相频曲线。(2)若拟合出的三阶传递函数在主要模态频率的幅值和相位分别与所述幅频曲线或者相频曲线在对应频率处的幅值和相位的误差大于设定值，则重新拟合三阶传递函数的系数。(3)在S1之前，所述方法还包括：对所述作动器动态特性测试装置进行测试。(4)所述测试方法具体为：通过信号发生器向舵机控制器施加连续变频正弦扫频，通过信号转接盒转换成舵控指令输入信号，驱动舵机作动器带动舵面偏转，测试舵面作动器是否能在所有频率正常运动；获取作动器位移传感器输出信号，将舵控指令输入及作动器位移输出信号通过信号转接盒转换后输出到信号记录仪，观察舵控指令输入及作动器位移输出是否有异常。本专利技术的有益效果：在进行飞机地面动态特性测试试验的同时，采用基于地面测试试验的同一套测试系统完成测试，不需要对作动器进行单独的作动器动态特性测试，装置简单，成本低，效率高，缩短了试验周期，获取的舵机动态特性准确。附图说明图1为本专利技术实施例提供的作动器动态特性测试装置结构示意图；图2为信号记录仪记录的舵控指令输入及作动器位移输出信号示意图；图3为试验及拟合出的作动器动态特性对比示意图。具体实施方式下面对本专利技术提供的作动器动态特性测试装置和方法进行说明。本专利技术实施例提供一种作动器动态特性测试装置，所述测试装置用于测试舵机作动器，如图1所示，所述测试装置包括：信号发生器、舵机控制器、信号转接盒、信号记录仪、位移传感器；其中，信号发生器的信号输出端与舵机控制器的信号输入端连接，舵机控制器的信号输出端与信号转接盒的信号输入端双向连接，舵机控制器的控制输出端与舵机作动器的控制输入端连接，舵机作动器的位移信号输出端与位移传感器的位移检测端连接，位移传感器的位移信号输出端与信号转接盒的位移信号输入端连接，信号转接盒的信号输出端与信号记录仪的信号输入端连接，舵机作动器的作动端与舵面的控制端连接。进一步的：(1)所述信号发生器，用于产生两种类型的正弦扫频信号，第一种信号是连续变频正弦扫频信号，第二种信号是频率可调的定频正弦扫频信号，所述第二种信号的频率间隔不超过1Hz；第一种信号用于测试作动器动态特性测试装置是否正常，第二种信号用于获取作动器的动态特性。(2)两种类型信号扫频的频率范围包含飞机主要模态的模态频率及舵面旋转频率，舵面旋转频率通过飞机固有模态特性分析或者地面共振试验获取。本专利技术实施例还提供一种作动器动态特性测试方法，所述测试方法包括：S1，通过信号发生器产生定频正弦扫频信号，通过信号转接盒转换成舵控指令输入信号并发送给舵机控制器，舵机控制器驱动舵机作动器带动舵面偏转；S2，获取舵机作动器的位移传感器的输出信号，将舵控指令输入信号及作动器位移输出信号通过信号转接盒转换后输出到信号记录仪，并记录该定频正弦扫频信号输入下的舵面指令输入及对应的舵机位移输出信号，分别记为in(t)及out(t)；记录时间至少包括两个完整波形；S3，经拉氏变换将in(t)及out(t)从时域变化到拉氏域，记为IN(ω(k))和OUT(ω(k))；ωN＝e-2πt/Nx(j)为in(t)或out(t)采样数据，X(k)为x(j)经离散傅里叶变换后的数据,N为截取的采样点数；S4，获取多个测试频率以及每个测试频率对应的离散数据，从而得到多个测试频率对应的离散形式的传递函数G(w(k))＝OUT(w(k))/IN(w(k))；S5，根据所述离散形式的传递函数拟合出三阶传递函数，所述三阶传递函数作为作动器动态特性。的三阶函数：使以下目标函数的值最小：...

【技术保护点】
1.一种作动器动态特性测试装置，其特征在于，所述测试装置用于测试舵机作动器，所述测试装置包括：信号发生器、舵机控制器、信号转接盒、信号记录仪、位移传感器；/n其中，信号发生器的信号输出端与舵机控制器的信号输入端连接，舵机控制器的信号输出端与信号转接盒的信号输入端双向连接，舵机控制器的控制输出端与舵机作动器的控制输入端连接，舵机作动器的位移信号输出端与位移传感器的位移检测端连接，位移传感器的位移信号输出端与信号转接盒的位移信号输入端连接，信号转接盒的信号输出端与信号记录仪的信号输入端连接，舵机作动器的作动端与舵面的控制端连接。/n

【技术特征摘要】
1.一种作动器动态特性测试装置，其特征在于，所述测试装置用于测试舵机作动器，所述测试装置包括：信号发生器、舵机控制器、信号转接盒、信号记录仪、位移传感器；
其中，信号发生器的信号输出端与舵机控制器的信号输入端连接，舵机控制器的信号输出端与信号转接盒的信号输入端双向连接，舵机控制器的控制输出端与舵机作动器的控制输入端连接，舵机作动器的位移信号输出端与位移传感器的位移检测端连接，位移传感器的位移信号输出端与信号转接盒的位移信号输入端连接，信号转接盒的信号输出端与信号记录仪的信号输入端连接，舵机作动器的作动端与舵面的控制端连接。


2.根据权利要求1所述的一种作动器动态特性测试装置，其特征在于，
所述信号发生器，用于产生两种类型的正弦扫频信号，第一种信号是连续变频正弦扫频信号，第二种信号是频率可调的定频正弦扫频信号，所述第二种信号的频率间隔不超过1Hz；
第一种信号用于测试作动器动态特性测试装置是否正常，第二种信号用于获取作动器的动态特性。


3.根据权利要求2所述的一种作动器动态特性测试装置，其特征在于，
两种类型信号扫频的频率范围包含飞机主要模态的模态频率及舵面旋转频率，舵面旋转频率通过飞机固有模态特性分析或者地面共振试验获取。


4.一种作动器动态特性测试方法，采用如权利要求1-3中任一项所述的测试装置实现，其特征在于，所述测试方法包括：
S1，通过信号发生器产生定频正弦扫频信号，通过信号转接盒转换成舵控指令输入信号并发送给舵机控制器，舵机控制器驱动舵机作动器带动舵面偏转；
S2，获取舵机作动器的位移传感器的输出信号，将舵控指令输入信号及作动器位移输出信号通过信号转接盒转换后输出到信号记录仪，并记录该定...

【专利技术属性】
技术研发人员：高怡宁，蒲利东，严泽洲，
申请(专利权)人：中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61