CN106680713B - 电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法 - Google Patents

电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法 Download PDF

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Abstract

一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，使用的运动控制装置包括运动控制器、上位机、数据采集卡、加速度传感器、负载、运动执行机构。本发明通过选取在带有负载情况下，运动控制装置运行最平稳，台面振动小，运行声音小，无噪音的运动参数作为运动控制器及电机驱动器的运动参数，并通过比较振动加速度有效值之和，选取振动加速度有效值之和为最小的值作为电机与电机驱动器组合作为最佳组合。本发明的优点是在选定的运动控制器与电机驱动器的运动参数条件下，采用振动加速度有效值作为判断电机运动性能的参数标准，寻找到最佳的电机与电机驱动器组合。

Description

电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法
技术领域
本发明属于自动化技术和先进制造技术领域，具体涉及一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法。
背景技术
随着现代机械制造业的发展，高度精密化成为其主要发展方向，在精密位移台中，以电机为驱动元件的精密程位移台中，电机的运行性能对系统的性能起到关键的作用，而电机驱动器又是影响其运行性能的主要因素，性能好的电机驱动器不仅能极大的提高整个系统的定位精度及效率等，还可以提高系统的固有分辨率。如今国内外厂家推出了众多的电机及电机驱动器，如何从众多的电机和驱动器中选择最佳性能的组合尚没有定量的评价标准和评价方法可依。本发明针对精密化制造业中缺乏电机与驱动器最佳性能组合的评价方法，采用振动加速度有效值作为判断电机运动性能的参数标准，并提出了一套测试步骤。
发明内容
本发明的目的是提供一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，寻找最佳的电机与电机驱动器组合。
本发明的技术解决方案如下：
一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，本方法采用的装置包括运动控制器、上位机、数据采集卡、加速度传感器、负载和运动执行机构，所述的加速度传感器的输出端经所述的数据采集卡与所述的上位机相连；所述的负载固定在所述的运动执行机构上，其特点在于该方法包括以下步骤：
1)根据需要，设定候选电机及其驱动器及其运动参数要求，设有M种电机及其N种配套驱动器可供选择，其中，M为1、2、…、m、…、M，N为1、2、…、n、…、N，所述的运动执行机构的运动参数为：起点位置、终点位置、运动方向为从起点到终点的直线运动、启动速度、升速时间、待测电机驱动器的驱动电流、细分数，所述的运动执行机构的一系列测试运行速度Vi，其中，i＝1、2、3、…、n,并将第m套电机与运动执行机构相连；
2)任选第m种配套的待测电机及其配套第n种电机驱动器，将所述的待测电机驱动器与所述的待测电机驱动端相连，所述的待测电机驱动器的控制端与所述的运动控制器的输出端相连，所述的待测电机的输出端与所述的运动执行机构相连；
3)所述的运动控制器设置所述的运动执行机构的运动参数：起点位置、终点位置、运动方向为从起点到终点的直线运动、启动速度为、升速时间、待测电机驱动器2的驱动电流、细分数，所述的运动执行机构测试运行速度为Vi；
4)所述的运动控制器发送控制命令，令所述的待测电机驱动器与所述的待测电机驱动所述的运动执行机构按设定的运动参数，包括所述的运动执行机构的运行速度Vi运动；
5)所述的运动执行机构运动同时，使用所述的加速度传感器采集运动执行机构的振动加速度值，经所述的数据采集卡传送至所述的上位机保存；
6)当i＝i+1>n时，进入下一步；否则，令i＝i+1，所述的运动执行机构运行速度为vi，返回步骤4)；
7)所述的上位机计算电机与电机驱动器组合下的所有振动加速度值的有效值之和，并保存；
8)当n＝n+1>N时，结束测试，进入下一步；否则，令n＝n+1，即改变配套电机驱动器，返回步骤2)；
9)当m＝m+1>M时，结束测试，进入下一步；否则，令m＝m+1，即改变配套电机，返回步骤2)；
10)比较M种电机驱动器和电机组合的所有振动加速度有效值之和的大小，选择所有振动加速度有效值之和最小的为最佳组合。
所述的电机是步进电机、伺服电机、直线电机、压电陶瓷电机或超声马达。
所述的上位机是个人电脑。
所述的加速度传感器是交流响应加速度传感器或直流响应加速度度传感器。
所述的运动执行机构是位移台、调整架的电动机械机构。
本发明的优点是在选定的运动控制器与电机驱动器的运动参数条件下，采用振动加速度有效值作为判断电机运动性能的参数标准，能寻找最佳的电机与电机驱动器组合。
附图说明
图1是本发明电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法采用的测试系统框图。
图2是本发明电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法的流程图。
表1第一种类型电机驱动器与电机组合、第二种类型电机驱动器与电机组合速度有效值以及第一种类型电机驱动器与电机组合、第二种类型电机驱动器与电机组合速度有效值之和。
具体实施方式
图1是本发明电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法采用的测试系统框图。
本发明使用的运动控制装置包括运动控制器1、上位机4、数据采集卡5、加速度传感器6、负载7、运动执行机构8。运动控制器1发出的脉冲和方向控制信号与电机驱动器2相连；电机驱动器2的驱动信号与电机3相连；电机3与运动执行机构8相连；加速度传感器6与数据采集卡5相连；数据采集卡5与上位机4相连；负载7固定在运动执行机构8上，其特点在于该方法包括以下步骤：
本实施例中，选用两款电机驱动器2-1、2-2，一款电机3进行测试。
步骤S1，电机3与运动执行机构8相连。
步骤S2，电机3与一款电机驱动器2相连。
步骤S3，设置起点位置为0mm处，终点位置为450mm处、运动方向为从起点到终点的直线运动、启动速度为3mm/s，升速时间为3ms、电机驱动器2的驱动电流为2.5A、电机驱动器2的细分数为125，运行速度为3mm/s、4mm/s、5mm/s和6mm/s中的一个未测试值；
步骤S4，运动控制器1发送控制命令，使得运动执行机构8进行运动；
步骤S5，运动执行机构8在进行运动的同时，使用加速度传感器6采集运动执行机构8的振动加速度值，经所述的数据采集卡5传送至所述的上位机4保存；
步骤S6，当3mm/s、4mm/s、5mm/s和6mm/s的速度都测试结束后，进入步骤S7，否则进入步骤S3。
步骤S7，计算电机3与电机驱动器2组合下的所有振动加速度值的有效值之和，并保存。
步骤S8，如果电机驱动器2-1电机驱动器2-2都测试结束，进入步骤S9,否则，进入步骤S2。
步骤S9，因为只有一款电机3需要进行测试，所以进入步骤10；
步骤S10，比较组合1(电机驱动器2-1与电机3组合)与组合2(电机驱动器2-2与电机3组合)所有振动加速度有效值之和的大小，如表1所示。组合2的所有振动加速度有效值之和最小，因此是最佳组合。
表1
所述的运动控制器1为步进电机控制器，本实例采用北京多普康公司生产的TC55运动控制器。
所述的电机驱动器2为步进电机驱动器。
所述的电机3为步进电机。
所述的上位机4为个人电脑。
所述的数据采集卡5为多通道动态信号采集卡，本实例采用美国国家仪器有限公司生产的NI USB-9234数据采集卡。
所述的加速度传感器6为三向加速度传感器，本实例采用北京东方所公司的INV9832A三向加速度传感器。
所述的负载7是大理石负载。
所述的运动执行机构8是大行程位移台。
本发明实施例提供的一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，本发明的优点是在选定的运动控制器与电机驱动器的运动参数条件下，采用振动加速度有效值作为判断电机运动性能的参数标准，寻找到最佳的电机与电机驱动器组合。

Claims (5)

1.一种电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，本方法采用的装置包括运动控制器(1)、上位机(4)、数据采集卡(5)、加速度传感器(6)、负载(7)和运动执行机构(8)，所述的加速度传感器(6)的输出端经所述的数据采集卡(5)与所述的上位机(4)相连；所述的负载(7)固定在所述的运动执行机构(8)上，其特征在于该方法包括以下步骤：
1)根据需要，设定候选电机及其驱动器及其运动参数要求，设有M种电机及其N种配套驱动器可供选择，其中，M为1、2、…、m、…、M，N为1、2、…、n、…、N，所述的运动执行机构的运动参数为：起点位置、终点位置、运动方向为从起点到终点的直线运动、启动速度、升速时间、待测电机驱动器的驱动电流、细分数，所述的运动执行机构的一系列测试运行速度Vi，其中，i＝1、2、3、…、n,并将第m种电机与运动执行机构相连；
2)任选第m种配套的待测电机及其配套第n种电机驱动器，将所述的待测电机驱动器与所述的待测电机驱动端相连，所述的待测电机驱动器的控制端与所述的运动控制器的输出端相连，所述的待测电机的输出端与所述的运动执行机构相连；
3)所述的运动控制器设置所述的运动执行机构的运动参数：起点位置、终点位置、运动方向为从起点到终点的直线运动、启动速度为、升速时间、待测电机驱动器2的驱动电流、细分数，所述的运动执行机构测试运行速度为Vi；
4)所述的运动控制器发送控制命令，令所述的待测电机驱动器与所述的待测电机驱动所述的运动执行机构按设定的运动参数，包括所述的运动执行机构的运行速度Vi运动；
5)所述的运动执行机构运动同时，使用所述的加速度传感器采集运动执行机构的振动加速度值，经所述的数据采集卡传送至所述的上位机保存；
6)当i＝i+1>n时，进入下一步；否则，令i＝i+1，所述的运动执行机构运行速度为vi，返回步骤4)；
7)所述的上位机计算电机与电机驱动器组合下的所有振动加速度值的有效值之和，并保存；
8)当n＝n+1>N时，结束测试，进入下一步；否则，令n＝n+1，即改变配套电机驱动器，返回步骤2)；
9)当m＝m+1>M时，结束测试，进入下一步；否则，令m＝m+1，即改变配套电机，返回步骤2)；
10)比较M种电机驱动器和电机组合的所有振动加速度有效值之和的大小，选择所有振动加速度有效值之和最小的为最佳组合。
2.根据权利要求1所述的电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，其特征在于所述的电机(3)是步进电机、伺服电机、直线电机、压电陶瓷电机或超声马达。
3.根据权利要求1所述的电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，其特征在于所述的上位机(4)是个人电脑。
4.根据权利要求1所述的电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，其特征在于所述的加速度传感器(6)是交流响应加速度传感器或直流响应加速度传感器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的电机及其驱动器的选型比较测试及运动参数确定方法，其特征在于所述的运动执行机构(8)是位移台、调整架的电动机械机构。
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