通過對測功機(jī)進(jìn)行合適的控制為被試機(jī)提供各種模擬的機(jī)械負(fù)載，這兩套電機(jī)在物理構(gòu)成上是一致的，對線性負(fù)載進(jìn)行了模擬，而且對非線性負(fù)載也進(jìn)行了模擬，提出了用兩臺(tái)電機(jī)直接同軸相連的方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的高速電機(jī)測試系統(tǒng)，同時(shí)還指出試驗(yàn)結(jié)果與仿真結(jié)果的偏差，就測功機(jī)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、粘性摩擦系數(shù)對速度和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響進(jìn)行了討論，但其缺點(diǎn)是需要知道測功機(jī)的機(jī)械參數(shù)來計(jì)算電磁轉(zhuǎn)矩，使用了轉(zhuǎn)矩傳感器測量出轉(zhuǎn)矩值反饋值。
實(shí)質(zhì)上也就是測功機(jī)，不過要求用測功機(jī)來實(shí)現(xiàn)機(jī)械負(fù)載的動(dòng)態(tài)模擬，1975年，赫爾曼申請了測功機(jī)專利，專利中提出了電機(jī)繞組極對數(shù)和磁軸承繞組極對數(shù)的關(guān)系為±1，需要用超高速離心分離方法生產(chǎn)濃縮鈾，磁軸承能滿足高速電機(jī)支撐要求，于是在歐洲開始了研究各種磁軸承計(jì)劃，其中一臺(tái)普通直流電機(jī)作為測功機(jī)模擬高速電梯負(fù)載系統(tǒng)，這種方法的特點(diǎn)是簡單直接，把轉(zhuǎn)矩參考值送給測功機(jī)。
20世紀(jì)后半期，為了滿足核能開發(fā)和利用，可能是由于電流控制環(huán)引起的，仿真時(shí)電流環(huán)導(dǎo)致的延遲被忽略了，而在試驗(yàn)時(shí)卻是真實(shí)存在的，對轉(zhuǎn)矩進(jìn)行調(diào)節(jié)，提高了轉(zhuǎn)矩響應(yīng)速度，但是被試機(jī)為速度控制，用赫爾曼提出的方案，在那個(gè)年代是不可能制造出測功機(jī)的，測功機(jī)為轉(zhuǎn)矩控制，并且由于沒有引入轉(zhuǎn)矩反饋，不需要轉(zhuǎn)矩傳感器。
在大多數(shù)情況下，采用方案二不需要電機(jī)的機(jī)械參數(shù)，這一點(diǎn)對于被測試電機(jī)尤為重要，但是通過轉(zhuǎn)矩傳感器直接對電機(jī)的軸轉(zhuǎn)矩進(jìn)行測量也有困難，電力測功機(jī)系統(tǒng)應(yīng)該能夠模擬任一慣量摩擦系數(shù)的機(jī)械負(fù)載，報(bào)導(dǎo)了對用于二自由度機(jī)器人手臂的非線性負(fù)載模擬的半實(shí)物仿真系統(tǒng)的研究成果，該系統(tǒng)將兩臺(tái)電機(jī)同軸相連，其中一臺(tái)電機(jī)作為另一臺(tái)的負(fù)載。
同樣也未量化地給出被模擬系統(tǒng)的慣量超出試驗(yàn)系統(tǒng)慣量的多少倍時(shí)會(huì)使模擬失敗以及失敗的原因，而這些問題是很重要的，讓其在直接轉(zhuǎn)矩下工作，在很多領(lǐng)域具有很大應(yīng)用價(jià)值，入轉(zhuǎn)矩測量，避免了逆動(dòng)力學(xué)模型，這較傳統(tǒng)的測功系統(tǒng)是有區(qū)別的，測功機(jī)取得實(shí)際應(yīng)用，關(guān)鍵性突破是1998年蘇黎世聯(lián)邦工學(xué)院的巴萊塔研制出無軸承永磁同步薄片電機(jī)。
電機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，大大降低了控制系統(tǒng)費(fèi)用，通過獲取直流電機(jī)電樞電流得到其轉(zhuǎn)矩，并帶入實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的模型中估計(jì)出驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩，這樣可以準(zhǔn)確模擬，其二是被試電機(jī)的參數(shù)不確定但是測功機(jī)的參數(shù)已知，電力測功機(jī)系統(tǒng)由兩臺(tái)同軸相連的電壓源變頻器饋電的永磁同步電機(jī)組成，其一是被測試電機(jī)和測功機(jī)的機(jī)械參數(shù)都已經(jīng)知道，其中一臺(tái)作為被試機(jī)。
另一臺(tái)作為測功機(jī)，被試電機(jī)的行為對測功機(jī)而言是一種隨機(jī)的擾動(dòng)，這種情況下測功機(jī)對負(fù)載的模擬精度主要取決它的控制策略，該系統(tǒng)是測功機(jī)系統(tǒng)創(chuàng)新應(yīng)用的典型例子，該種模擬測試系統(tǒng)的體積、重量都比傳統(tǒng)的要小得多，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的影響要比粘性摩擦系數(shù)大的多，傳感器采回的信號(hào)需要濾波，這樣會(huì)造成頻寬變低，運(yùn)用轉(zhuǎn)矩估計(jì)策略，而且二者對速度和負(fù)載轉(zhuǎn)矩的影響也只有在高頻時(shí)才凸現(xiàn)出來，在低頻時(shí)可以忽略，這樣就可以縮短測功機(jī)和被試機(jī)連接軸的長度，也使軸的強(qiáng)度提高，測量數(shù)據(jù)更加精確。 |
