基于虚拟仪器的圆盘式电流变传动机构的动态分析

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：

其中，α0、α1、α2由实验获得，U=1kV。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。

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。

    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。