一種作動器動態(tài)特性試驗裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種作動器動態(tài)特性試驗裝置及方法，首先將被試作動器作用于可調轉動慣量的轉動圓盤非圓心位置，隨后即可測量出其輸入位移與輸出位移，并通過已知或測量得出的數(shù)據(jù)，即可計算出多組和并可擬合繪制出和即為被試作動器的傳遞特性曲線及阻抗特性曲線。本發(fā)明的一種作動器動態(tài)特性試驗裝置具有結構簡單、易于實現(xiàn)、成本低等優(yōu)點，而本發(fā)明的一種作動器動態(tài)特性試驗方法具有理論正確、簡單易懂、試驗結果精度高的優(yōu)點。
【專利說明】
一種作動器動態(tài)特性試驗裝置及方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于飛機強度試驗領域，尤其涉及一種作動器動態(tài)特性試驗裝置及方法。
【背景技術】
[0002] 在進行飛機氣動伺服彈性穩(wěn)定性分析時，需要用到作動器準確的阻抗特性（即復 剛度)及傳遞特性（即傳遞函數(shù)）。一般地，作動器的傳遞特性由生產(chǎn)廠家提供(技術參數(shù)）， 較為準確，但是作動器的復剛度特性需要通過試驗手段得到，由于現(xiàn)有的試驗方法難以操 作，導致作動器的復剛度特性難以得到。

【發(fā)明內容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種作動器動態(tài)特性試驗方法及裝置，用以解決上述問題。
[0004] 為達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是:一種作動器動態(tài)特性試驗裝置，其特 征在于，包括被試作動器及轉動圓盤，其中，所述轉動圓盤為可調轉動慣量的圓盤，被試作 動器一端固定、另一端連接于所述轉動圓盤的非圓心位置，穿過所述轉動圓盤的圓心并使 轉動圓盤繞其圓心轉動，通過調節(jié)轉動圓盤的慣量計算并擬合出被試作動器的動態(tài)特性曲 線。
[0005] 進一步地，所述被試作動器為直線式作動器。
[0006] 進一步地，所述動態(tài)特性曲線包括阻抗特性曲線和傳遞特性曲線。
[0007] 本發(fā)明還提供了一種作動器動態(tài)特性試驗方法，采用如上述的一種作動器動態(tài)特 性試驗裝置，并對其進行動態(tài)特性試驗，包括
[0008] 步驟一:定義轉動圓盤的轉動慣量為J，被試作動器作用到轉動圓盤上的驅動點距 圓盤中心的距離為e;
[0009] 步驟二:建立被試作動器的輸出位u與輸入位移x、支持剛度Ka、負載F、液壓參數(shù)p 的數(shù)學模型
[0010] u = f(x,F,KA,p, ? )
[0011] 其中，在支持剛度和工作壓力特性給定的情況下，有：
[0013]式中，
表不被試作動器的傳遞函數(shù)，
：(<?)表不被試作動器的復柔度；
[0014] 步驟三:試驗時，采用正弦信號進行激勵，即x(t) =x〇sin 〇 t，測量輸出位移u(t)， 此時，作用在圓盤上的力F表示為：
[0016]式中，0表示大圓盤的轉角；
[0017] 其中，0與u具有如下關系：
式（3)
[0018] 步驟四：建立并計算被試作動器的動態(tài)特性曲線；
[0019] 將式⑵、式⑶代入式⑴中，并同除以x(w)得：
[0021 ]通過改變轉動圓盤的轉動慣量J，可得：
[0023] 式(4)中
、《、心、6均為已知量或測出量，用回歸法或最小二乘法計算出多組

_ 0曲線，即得到被試作動器的傳遞特性曲線和阻抗特性 曲線。
[0024] 本發(fā)明的一種作動器動態(tài)特性試驗裝置易于實現(xiàn)，操作簡單快捷，不需要另外提 供一臺加載作動器;使用一套試驗裝置，通過改變作動器輸出端大圓盤的慣量便可快速得 到多組
；本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗方法理論正確、簡單易懂，采用最小二乘法 擬合求得作動器的阻抗特性和傳遞特性，避免了個別試驗的誤差對試驗結果的影響，具有 試驗準確的優(yōu)點。。
【附圖說明】
[0025]此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發(fā)明的實施 例，并與說明書一起用于解釋本發(fā)明的原理。
[0026]圖1為本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗裝置示意圖。
[0027]其中，1-被試作動器，2-轉動圓盤。
【具體實施方式】
[0028] 為使本發(fā)明實施的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合本發(fā)明實施例中 的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術方案進行更加詳細的描述。在附圖中，自始至終相同或類 似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。所描述的實施例是本發(fā)明 一部分實施例，而不是全部的實施例。下面通過參考附圖描述的實施例是示例型的，旨在用 于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人 員在沒有作出創(chuàng)造型勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。下 面結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。
[0029] 在本發(fā)明的描述中，需要理解的是，術語"中心"、"縱向"、"橫向"、"前"、"后"、 "左"、"右"、"豎直"、"水平"、"頂"、"底"、"內"、"外"等指示的方位或位置關系為基于附圖所 示的方位或位置關系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝 置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發(fā)明保護 范圍的限制。
[0030]如圖1所示為本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗裝置，包括被試作動器1和轉動圓盤2， 其中轉動圓盤2為可調轉動慣量的圓盤，通過調節(jié)轉動慣量可得多組試驗數(shù)據(jù)，有助于試驗 的準確性。其中，被試作動器1的一端固定在試驗臺上或地面或其他基準面，其另一端（即輸 出端)連接作用在轉動圓盤2的非圓心位置，用銷子或其他連接件穿過轉動圓盤2的圓心將 其固定在試驗臺或其他基準上，轉動圓盤2可繞著銷子（即圓心)旋轉，通過給被試作動器1 輸入信號，使其做直線往復運動并帶動轉動圓盤2做圓周運動，可間接測量并計算繪制出被 試作動器的動態(tài)特性曲線。需要說明的是，被試作動器1為直線式作動器，動態(tài)特性曲線為 阻抗特性曲線和傳遞特性曲線。
[0031 ]另外，結合本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗裝置對本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗方 法做進一步闡述，其中，x為被試作動器1的輸入位移，u為被試作動器1的輸出位移，Ka為支 持剛度，F(xiàn)為負載，J為轉動圓盤的轉動慣量，e為被試作動器在轉動圓盤上的作用點距轉動 圓盤圓心的距離，如圖1所示，
[0032] 1)選取被試作動器1，將其安裝在試驗臺架上；
[0033] 2)選取一組轉動圓盤2，測定各圓盤初始轉動慣量J;
[0034] 3)被試作動器1輸出端與轉動圓盤2相連；
[0035] 4)給作動器施加輸入指令1，如x = xosin〇t，〇 ( 〇在0.1Hz~20Hz之間變化，A 〇 =0.1 Hz)測出對應的輸出與輸入的比
[0036] 5)改變轉動圓盤2的轉動慣量分別為1.5 J，2 J，2.5 J，3 J，......
[0037] 6)重復步驟3)至步驟4);
[0038] 7)根據(jù)式(4)，用最小二乘法求解某一頻率下的

[0040] 本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗裝置易于實現(xiàn)，操作簡單快捷，不需要另外提供一 臺加載作動器;使用一套試驗裝置，通過改變作動器輸出端大圓盤的慣量便可快速得到多 組
；本發(fā)明的作動器動態(tài)特性試驗方法理論正確、簡單易懂，采用最小二乘法擬合 求得作動器的阻抗特性和傳遞特性，避免了個別試驗的誤差對試驗結果的影響，具有試驗 準確的優(yōu)點。
[0041] 以上所述，僅為本發(fā)明的最優(yōu)【具體實施方式】，但本發(fā)明的保護范圍并不局限于此， 任何熟悉本技術領域的技術人員在本發(fā)明揭露的技術范圍內，可輕易想到的變化或替換， 都應涵蓋在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，本發(fā)明的保護范圍應以所述權利要求的保護范 圍為準。
【主權項】
1. 一種作動器動態(tài)特性試驗裝置，其特征在于，包括被試作動器(I)及轉動圓盤(2)，其 中，所述轉動圓盤(2)為可調轉動慣量的圓盤，被試作動器(1) 一端固定、另一端連接于所述 轉動圓盤(2)的非圓屯、位置，穿過所述轉動圓盤(2)的圓屯、并使轉動圓盤(2)繞其圓屯、轉動， 通過調節(jié)轉動圓盤(2)的慣量計算并擬合出被試作動器(1)的動態(tài)特性曲線。2. 根據(jù)權利要求1所述的作動器動態(tài)特性試驗裝置，其特征在于，所述被試作動器（1) 為直線式作動器。3. 根據(jù)權利要求1所述的作動器動態(tài)特性試驗裝置，其特征在于，所述動態(tài)特性曲線包 括阻抗特性曲線和傳遞特性曲線。4. 一種作動器動態(tài)特性試驗方法，其特征在于，采用如權利要求1-3所述的一種作動器 動態(tài)特性試驗裝置，并對其進行動態(tài)特性試驗，包括 步驟一:定義轉動圓盤的轉動慣量為J，被試作動器作用到轉動圓盤上的驅動點距圓盤 中屯、的距離為e; 步驟二:建立被試作動器的輸出位U與輸入位移X、支持剛度Ka、負載F、液壓參數(shù)P的數(shù)學 模型 u = f (x,F,Ka,p, W ) 其中，在支持剛度和工作壓力特性給定的情況下，有：式（1) 式中，￡(0；)表示被試作動器的傳遞函數(shù)，表示被試作動器的復柔度； 步驟立:試驗時，采用正弦信號進行激勵，即x(t) = xosin?t，測量輸出位移u(t)，此時， 作用在圓盤上的力F表示為： 義（2) 式中，e表示大圓盤的轉角；其中，0與U具有如下關系：或（3> 步驟四：建立并計算被試作動器的動態(tài)特性曲線； 將式(2)、式(3)代入式(1)中，并同除如（CO)得：誦討曲巧按動圓盤的按動慣量J，可得： ，其中i = l，2,3，...，N式(4) 式（4)中CO、Ji、e均為已知量或測出量，用回歸法或最小二乘法計算出多組^/-和 CX 并繪制曲線和心曲線，即得到被試作動器的傳遞特性曲線和阻抗特性曲線。
【文檔編號】G01M13/00GK105910808SQ201610375514
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月31日
【發(fā)明人】張紅波, 李俊杰, 蒲利東, 張庚庚, 高怡寧
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司西安飛機設計研究所