摘要：提出了用計算機來控制磁粉制動器以得到可控動態轉矩的設想，并設計和試制了整套裝置的機械部分和電氣部分，編寫了相應的通訊及界面程序，研制成功了750W，5N•m級可控動態轉矩的機械模擬負載系統，實現了通過計算機控制機械模擬負載從而輸出任意可控動態轉矩的目的。 關鍵詞: 轉矩；機械模擬負載；磁粉制動器；MSComm控件。 [align=center]The Research of Mechanics stimulant load In Controllable dynamic torque Shanghai Second Polytechnic University Xindi Shen Chengying Lu[/align] Abstract: Put forward the tentative plan that use the computer to control the Magnetism Arrester in order to get the Controllable dynamic torque. Design and make the mechanism part and the electric part of the equipment, write the relevant program of communication and interface, achieve the goal that use the computer to control the Mechanics stimulant load in order to export any Controllable dynamic torque. On the foundation study out the improvement, design all the drawings of the new project. The complete set of the equipment use an A.C. servomechanism system to control the electromotor in Speed Control Mode and Direction Control Mode, the speed of the electromotor will be reduced after the reducer and then through the screw and the inertia system to drag the Magnetism Arrester at last. On the other hand, using the program that be programmed in VB（Visual Basic）to control the Program Control Power which can change the Magnetism Arrester’s torque then watch the speed change of the electromotor which is testing. The 750W，5N•m equipment of Mechanics stimulant load in Controllable dynamic torque can be used as a teaching experiment equipment to test and research the electro motor’s speed change when the electro motor’s torque changed suddenly. The equipment is also can be used to discuss the Mechanical Transmission System、the way to use the Controlling Stimulant Load 、the theoretic analyze and the demonstration Research of Controllable dynamic torque’s Mechanics stimulant load. Found the bugs and the shortages of the old project after debug; put forward the suggestions and the plans. Design all the drawings of the new project. Key words: torque; Mechanics stimulant load; Magnetism Arrester; MSComm Control Model 1 引言 研制一套用計算機控制的，能生成時變動態轉矩的機械模擬負載系統對于研究機電傳動控制系統的動態特性和優化系統參數都具有相當重要的現實意義。本文介紹的機械模擬負載系統使用磁粉制動器輸出轉矩，通過計算機對輸出的轉矩進行控制，以得到實驗所需的動態負載轉矩。利用研制的機械模擬負載構成機電傳動控制實驗系統，可以得到有關典型機電傳動控制動態過程的一般結論。 不同類型的負載具有不同的T—n特性，特別是在動態的情況下，不同的負載特性對于拖動負載的電機及其前級控制系統的性能、控制模式都有不同的要求。使用研制成功的750W，5N•m級可控動態轉矩的機械模擬負載系統的可模擬各鐘不同的負載對不同的電機進行動態轉矩加載的動態過程的實驗研究。 2 機電傳動系統 機電傳動系統是一個由電動機拖動、并通過傳動機構帶動生產機械運轉的機電運動的動力學整體。如圖1-1所示 [align=center] 圖1-1[/align] 機電傳動系統中轉矩是各種工作機械傳動軸的基本載荷形式，與動力機械的工作能力、能源消耗、效率、運轉壽命及安全性能等因素緊密聯系，轉矩的測量對傳動軸載荷的確定與控制、傳動系統工作零件的強度設計以及原動機容量的選擇等都具有重要的意義。 二．模擬機械負載的方法 目前用來模擬負載轉矩的主要方法有兩種： 1、采用磁粉制動器； 2、采用直流發電機加電阻箱負載。 采用直流發電機加電阻箱負載的方法比較復雜，而采用磁粉制動器的費用和控制都比較方便，加上程序控制器之后能夠和電腦進行連接，然后通過編制VB的程序，能夠非常方便的設置負載的數值。 三．磁粉制動器 磁粉制動器是一種性能優越的自動控制元件。它以磁粉為工作介質，以激磁電流為控制手段，達到控制轉矩的基本特性、制動或傳遞轉矩的目的。其輸出轉矩與激磁電流呈良好的線性關系而與轉速或滑差無關，并具有響應速度快結構簡單等優點。廣泛應用于印刷、包裝、造紙及紙品加工、紡織、印刷、電線、電纜、橡膠皮革、金屬箔帶加工等有關卷取裝置的張力自動控制系統中。 1、負載特性 磁粉制動器的允許滑差功率,在散熱條件一定時,是定值。其連續運行時，實際滑差需在允許滑差功率以內。使用轉速高時，需降低力矩使用。其特性如圖3-1所示。 [align=center] 圖3-1[/align] 2、特點： （1）激磁電流與轉矩成線性關系：磁粉類器件所傳遞的轉矩如圖3-2所示，大致上和激磁電流的大小呈線性關系。一般而言，在5～95％的額定轉矩內，激磁電流與轉矩成正比例線性關系。 （2）穩定的滑差轉矩：當激磁電流保持不變時，轉矩將會穩定的傳遞，不受滑差的影響如圖3-3所示。靜止和轉動轉矩不變。因此，只要控制電流，即能控制轉矩的大小。 （3）快速響應特性：磁粉制動器的轉矩上升時間，轉矩下降時間都極短，因此可以用于頻繁啟停、換向的場合。 （4）控制功率小：功率放大倍數高，可用很小的激磁電流控制很大的傳遞功率，易于實現自動控制。 （5）運轉平穩，無振動，無沖擊，低噪音。 （6）過載保護:在轉矩超載情況下，自動滑差運行起到過載保護作用 四．主要結構圖 [align=center] 圖4-1[/align] 圖4-1為主要的連接結構圖，其中“傳動環節”可以由減速器、配重盤、絲桿傳動等系統的任意連接組合。 五．VB（Visual Basic 6.0）中MSComm控件簡介 利用VB中的MSComm控件能十分方便地開發出使用計算機串口的計算機通信程序。 MSComm控件提供了兩種處理通信的方式：一種為事件驅動方式，該方式相當于一般程序設計中的中斷方式。當串口發生事件或錯誤時，MSComm控件會產生OnComm事件，用戶程序可以捕獲該事件進行相應處理。另一種為查詢方式，在用戶程序中設計定時或不定時查詢MSComm控件的某些屬性是否發生變化，從而確定相應處理。在程序空閑時間較多時可以采用該方式。 此次的設計主要是運用VB通過RS-232接口對WLKC-3B程控電源進行控制，而需要與RS-232進行通訊則必須要用到VB中的MSComm控件，利用MSComm控件實現計算機通信的關鍵是理解并正確設置MSComm控件眾多屬性和方法。 CommEvent：這是一個非常重要的屬性。該屬性設計時無效，運行時只讀。一旦串口發生通信事件或產生錯誤，依據產生的事件和錯誤，MSComm控件為CommEvent屬性賦不同的代碼，同時產生OnComm事件。用戶程序就可在OnComm事件處理程序中針對不同的代碼，進行相應的處理。 六．VB程序 將VB程序設計成為一個按鈕的程序，并且能夠在按下按鈕之后自動地定時發送數據并且產生波形，方便了實際操作中的功能。并能產生如圖6-1所示的各類隨機轉矩。 [align=center] 圖6-1[/align] 結論 （1）、擁有一臺能輸出可控時變轉矩的模擬機械負載對于改善機電傳動系統實驗環境來說是具有非常積極的意義，這意味著可以在實驗室的條件下取得模擬實際工況下的任意加載形式。試制成功的“可控時變轉矩的模擬機械負載裝置”為機電傳動控制系統、運動控制系統、數控伺服系統的加載動態實驗提供了有效的手段。 （2）、采用磁粉制動器作為動態轉矩輸出裝置是可行的。磁粉制動器的輸出轉矩與輸入電流線性相關，在所作的動態轉矩輸出試驗中，當給出兩個不同值的轉矩之間的時間間隔為30ms時，磁粉制動器工作正常。 （3）、用計算機控制機械系統是本次設計的重點之一。關鍵技術在于溝通計算機與磁粉制動器的程控電源之間的接口。利用VB程序語言編寫了接口程序的界面程序，使得能在計算機上生成任意轉矩曲線，作為磁粉制動器的輸入，從而實現了任意時變轉矩的輸出。 參考文獻： [1] 張鳳生,徐志良.動態轉矩測量技術研究.現代計量測試,1997，6月. [2] 賈貴璽 , 齊樂 , 張炳達.電力系統動態模擬中可控負載的設計. 電力系統及其自動化學報，2005，06期. [3] L. Z. Shuck ,J. L. Fogle and R. R. Haynes.Dynamic micro-torqueExperimental Mechanics Springer Boston 2006年2月18日 [4] Dai Gil Lee, Seung Woo Lee Kwang Seop Jeong Static and Dynamic Torque Characteristics of Composite Cocured Single Lap Joint. Journal of Composite Materials, Vol. 31, No. 21, 2188-2201 （1997）