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基于虚拟仪器的圆盘式电流变传动机构的动态分析

时间:2007-1-20栏目:电子通信论文

由式(2)知,剪切力矩和外加电压间呈非线性关系。

这里假设它们的关系为幂次关系,如下式所示:

基于虚拟仪器的圆盘式电流变传动机构的动态分析

其中,α0α1α2由实验获得,U=1kV。基于虚拟仪器的圆盘式电流变传动机构的动态分析这是为了使系数量纲一致,且都为力矩量纲。

3 传动机构测控系统的构建

实验装置如图2所示,控制、分析和检测采用NI虚拟仪器系统由计算机自动进行。在实验中,采用多功能数据采集板PCI-MIO-16E-1、SCXI信号调理系统、温度及电压测量仪和动态信号分析仪NI-4552等对数据进行采集和分析,采用任意波形发生器PCI-5411、接线端子UMI和电机控制板Flexmotion-6C等对步进电机进行控制,整个系统由软件平台LabVIEW编写的程序进行管理。由步进电机输入不同的运动信号,由异步电机产生剪切场。图3是采用LabVIEW编写的NI虚拟仪器控制程序。通过实验得到的结果分析圆盘式电流变传动装置的动态性能。

在进行电流变传动性能的实验研究中,利用步进电机实现变信号输入,通过控制异步电机的转速来调节剪切速率,在高压电流输出高压的同时,采集电流变传动装置的输入、输出转矩和转速的信号。装置的输出端利用木头轮和簧片磨擦来模拟负载。
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4 实验结果

在交流电场作用下,对于本实验所采用的ERF,其产生的电流变效应比在直流电场作用下要强,屈服应力也相应要大。随着外部施加电压的增大,电流变传动装置的输出转矩也有一定的增大,如图4、5所示。

当环境温度为18.9℃、外加电压为交流3kV、主动盘的转速为60r/m时,步进电机的输出按图6所示的任意波形变化,得到的电流变传动的输入转矩和输出转矩如图7所示。装置的输入转矩随步进电机的输出转速信号的变化而变化,而输入转矩信号与负载相关,随负载的变化而产生波动。
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    主动盘的旋转是给电流变流体产生一个旋转剪切场。当环境温度为18.6℃、外加3kV的直汉电压、并撤去步进电机的输入时,调节异步电机的转速,从而挖掘电流变传动装置的主动盘的转速,得到图8所示的结果。

从图8可以看出,随着电流变传动装置的主动圆盘转速的增大,其输出转矩也随之增大。在主动盘转速较低时,其变化对输出转矩的影响较小;而当主动盘转速较高时,其变化对输出转矩的影响就比较明显。

根据(4)式及实验所得数据,转矩Me拟合的曲线如图9所示,其中α0为0.0611,α1为-0.02732,α2为0.00577。
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    通过以上分析,可得出如下结论:

(1)对本实验所设计的圆盘式电流变传动装置,选用一种电流变流体后,其传动特性只与外加电场有关。

(2)HITL2型电流变流体在交流电场作用下,其电流变效应比在直流电场作用下要强。并

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