[发明专利]四点接触球轴承跑合装置及控制方法

说明书

本发明公开了四点接触球轴承跑合装置及控制方法，包括负载加载伺服电机、轴承驱动伺服电机、摩擦力矩传感器、负载力传感器和真空度传感器，负载加载伺服电机通过转速反馈至驱动控制模块，驱动控制模块发送驱动控制模块数据和指令至数据处理模块，驱动控制模块还驱动轴承驱动伺服电机工作，对机械结构和电气控制系统进行了设计，在数据采集与处理过程中采用了模糊控制算法，虽然常规PID控制算法对一般信号的响应能得到比较理想的结果，但是响应复杂信号时会出现较大误差，很难满足系统的控制需求。而模糊控制算法系统响应误差小，暂态过程短，系统稳定，控制效果好，满足了跑合装置的需求。

技术领域

本发明涉及到控制力矩陀螺用四点接触球轴承跑合，特别涉及四点接触球轴承跑合装置及控制方法。

背景技术

控制力矩陀螺用四点接触球轴承采用MoS2基溅射固体润滑膜，在装入整机之前需要对轴承进行跑合。跑合时与轴承相配的轴和轴承座的配合间隙、锁紧螺母的锁紧力矩和轴承驱动件重量等都会对轴承内部的配合及摩擦力矩造成一定影响，需要对轴承进行外部加载并测量摩擦力矩的变化。四点接触球轴承加载和跑合系统根据用户的指令对两个轴承进行驱动和自动加载，实时采集两个轴承的摩擦力矩和加载力等数据，并对采集的数据进行分析。设计过程中充分考虑了系统的可靠性，安全性和维护性要求

在系统设计上，充分考虑了模块化设计，整个系统共包含七个模块，即轴承安装模块、轴承加载模块、加载载荷测量模块、摩擦力矩测量模块、跑合驱动模块、真空系统模块、数据采集与处理模块。这样设计的目的是以少变应多变，降低维护成本，提高系统的可维护性。在模块化设计的基础上，加入了安全性设计和可靠性设计，包括软硬件的安全性和电源的可靠性设计，这些设计理念都为系统的稳定、高效运行打下了良好的基础。

地面测控装置作为卫星零部分部件测试的平台，有着十分重要的意义，其中的高精度要求是一项最基本的技术指标。传统的PID控制算法控制简单，可靠性强，鲁棒性好，所以一直被广泛应用。但跑合装置是一个需要高精度和实时性的测试系统，并且存在各种无法预测的系统干扰，任何一个微小的偏差都可能对卫星上天后造成巨大的损失，为此必须对系统做好全方位的设计。在控制算法设计中，常规PID控制算法不能达到理想的效果，所以采用对环境变化适应能力强的模糊控制算法，它能更好的满足系统要求。经过各项性能测试和实际使用，充分证明了该跑合系统结构清晰、交互性高、响应及时、可扩展性强，能够使用户及时的获得需要的数据，并且使系统的可控制性提高。

发明内容

本发明的目的在于提供四点接触球轴承跑合装置及控制方法，具有系统稳定，控制效果好，满足了跑合装置的需求的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：四点接触球轴承跑合装置，包括负载加载伺服电机、轴承驱动伺服电机、摩擦力矩传感器、负载力传感器和真空度传感器，负载加载伺服电机通过转速反馈至驱动控制模块，驱动控制模块发送驱动控制模块数据和指令至数据处理模块，驱动控制模块还驱动轴承驱动伺服电机工作，轴承驱动伺服电机的电流被采集至数据采集测量模块，数据采集测量模块发送数据至数据处理模块并再次接收处理后的数据，数据采集测量模块同时接收摩擦力矩传感器、负载力传感器和真空度传感器发送的数据。

进一步地，负载力传感器的电路由应变放大器U1、应变放大器U2、ADAM4017模拟量输入模块X1和转接口U3组成，应变放大器U1和应变放大器U2的5，6，7，8和9引脚都并联接地，应变放大器U1和应变放大器U2的2，3，4，5、6和7分别并联接在ADAM4017模拟量输入模块X1的引脚12和14，上，应变放大器U1和应变放大器U2的引脚8分别接在ADAM4017模拟量输入模块X1的引脚11和13上，ADAM4017模拟量输入模块X1的引脚7和8分别接在转接口U3上，ADAM4017模拟量输入模块X1的引脚10与转接口U3并联接地，转接口U3的引脚2，3和4接在数据接口连接器COM的端口上。