CN203324811U - 行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置 - Google Patents

行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置 Download PDF

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Abstract

本实用新型涉及一种行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置，其特征在于：包括电机驱动控制器以及设置在各自支架上的超声波电机、直流永磁无刷电机和光电编码器；所述的超声波电机输出轴和永磁电机的前端输出轴经第一弹性联轴器连接；所述第一弹性联轴器上设置有一力矩传感器；所述的直流永磁无刷电机的后端输出轴和光电编码器经第二弹性联轴器连接；所述的第二弹性联轴器上设置有磁粉制动器；所述的电机驱动控制器与所述的超声波电机控制端、光电编码器的输出端以及力矩传感器的输出端连接。本实用新型结构较简单，可根据测试需求进行电机负载力矩调整以及速度/力矩同步测量。

Description

行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置
技术领域
本实用新型涉及一种行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置,确切地说,它是一种无铁心电机的伺服控制系统控制特性测试装置。 
背景技术
现有行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试，主要是针对位置和速度的控制特性测试，对力矩的控制特性测试较少涉及。由于超声波电机的输出力矩非线性，使得力矩控制变得较为困难，因此电机在力矩伺服控制上也就难以获得较好的控制特性。
使用此超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置，用直流永磁电机模拟固定和可变负载，这样可以根据测试需要改变直流永磁无刷电机输出力矩的大小，从而使超声波电机的负载力矩可以预先进行计算，这样使得力矩调整的灵活性增加，并辅以力矩传感器，提高了伺服控制系统测试结果的准确性，因此超声波电机可以获得较好的伺服控制系统控制特性测试性能。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置,能够实现超声波电机伺服系统的控制特性测试。
本实用新型采用以下方案实现：一种行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置，其特征在于：包括电机驱动控制器以及设置在各自支架上的超声波电机、直流永磁无刷电机和光电编码器；所述的超声波电机输出轴和永磁电机的前端输出轴经第一弹性联轴器连接；所述第一弹性联轴器上设置有一力矩传感器；所述的直流永磁无刷电机的后端输出轴和光电编码器经第二弹性联轴器连接；所述的第二弹性联轴器上设置有磁粉制动器；所述的电机驱动控制器与所述的超声波电机控制端、光电编码器的输出端以及力矩传感器的输出端连接。
在本实用新型一实施例中，所述的电机驱动控制器包括电性连接的控制芯片和驱动电路芯片，所述的控制芯片包括用于接收所述光电编码器输入的A、B、Z相信号的引脚、用于接收所述力矩传感器的输入信号的引脚、输出所述直流永磁无刷电机的控制信号的引脚以及用于产生驱动驱动电路芯片信号的引脚；所述驱动电路芯片包括用于为驱动电路芯片产生半桥驱动频率调节信号的引脚以及产生驱动半桥电路的调节信号引脚。
本实用新型具有结构紧凑简单，可按不同负载要求对与直流永磁无刷电机进行负载控制；电机停电后具有摩擦自锁功能，且在高频域振动，能量衰减极快，有极高动态响应特性（机械时间常数在几ms以内）、易实现高精度的速度、位置和力矩瞬态特性测试；而且超声波电机使用双电感双电容驱动电路，二相驱动输入电压基本相等，且二相驱动输入电压基本不受电机品质因数变化的影响，使得电机运行平稳，速度波动小。
附图说明
图1为行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置图；
图2为电机驱动控制器的电路连接示意图。
其中：１为超声波电机、２为超声波电机固定支架、3为超声波电机输出轴、4为第一弹性联轴器、5为力矩传感器、6为第一弹性联轴器、7为直流永磁无刷电机前输出轴、8为直流永磁无刷电机、9为直流永磁无刷电机固定支架、10为直流永磁无刷电机后输出轴、11为第二弹性联轴器、12为磁粉制动器、13为第二弹性联轴器、14为光电编码器固定支架、15为光电编码器、16为测试装置底座。17、18、19为用于接收所述光电编码器输入的A、B、Z相信号的引脚、20、21为用于接收所述力矩传感器的输入信号的引脚、34、35、36、37为输出所述直流永磁无刷电机的控制信号的引脚、26、27、28、29、30、31为用于产生驱动驱动电路芯片信号的引脚、22、23、24、25为用于为驱动电路芯片产生半桥驱动频率调节信号的引脚、33为产生驱动半桥电路的调节信号引脚，38为控制芯片，39为驱动电路芯片。 
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本实用新型做进一步说明。
请参见图1，图1为行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置图，该行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置包括电机驱动控制器以及设置在各自支架上的超声波电机1、直流永磁无刷电机8和光电编码器15；所述的超声波电机输出轴3和永磁电机的前端输出轴7经第一弹性联轴器4、6连接；所述第一弹性联轴器上设置有一力矩传感器5；所述的直流永磁无刷电机的后端输出轴10和光电编码器15经第二弹性联轴器11、13连接；所述的第二弹性联轴器11、13上设置有磁粉制动器12；所述的电机驱动控制器与所述的超声波电机控制端、光电编码器的输出端以及力矩传感器的输出端连接。
本实用新型通过使用直流永磁无刷电机作为负载，在不同控制变量（控制电压、频率、相位差）下通过高分辨率的光电编码器和力矩传感器测量电机的伺服控制系统控制特性，由实验得到的动态力矩来确定不同控制变量下的速度和力矩特性，是此装置的主要目的。
要说明的是，本实用新型的电机驱动控制器包括控制芯片38和驱动电路芯片39。其中DSP控制芯片采用TMS320LF2812 DSP，DSP作为控制芯片接受电机运行时检测到的光电编码器信号（图2的输入引脚为17、18、19）力矩传感器信号（图2的输入引脚为20、21）及产生驱动频率调节信号（图2的驱动信号输出引脚分别为22、23、24、25），驱动半桥电路的调节信号（图2的调节信号输入引脚为33），对电机输出A、B两相PWM的频率、相位及通断进行控制。通过开通及关断PWM波的输出来控制超声波电机的启动和停止运行；通过调节输出PWM波的频率及两相的相位差来调节电机的控制状态。
此实施方式通过直流永磁无刷电机输出力矩的变化来模拟不同负载和控制变量下电机的伺服控制特性，实现多变量条件下的伺服控制系统控制特性测试。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本实用新型的涵盖范围。 

Claims (2)

1.一种行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置，其特征在于：包括电机驱动控制器以及设置在各自支架上的超声波电机、直流永磁无刷电机和光电编码器；所述的超声波电机输出轴和永磁电机的前端输出轴经第一弹性联轴器连接；所述第一弹性联轴器上设置有一力矩传感器；所述的直流永磁无刷电机的后端输出轴和光电编码器经第二弹性联轴器连接；所述的第二弹性联轴器上设置有磁粉制动器；所述的电机驱动控制器与所述的超声波电机控制端、光电编码器的输出端以及力矩传感器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的行波型超声波电机伺服控制系统控制特性测试装置，其特征在于：所述的电机驱动控制器包括电性连接的控制芯片和驱动电路芯片，所述的控制芯片包括用于接收所述光电编码器输入的A、B、Z相信号的引脚（17、18、19）、用于接收所述力矩传感器的输入信号的引脚（20、21）、输出所述直流永磁无刷电机的控制信号的引脚（34、35、36、37）以及用于产生驱动驱动电路芯片信号的引脚（26、27、28、29、30、31）；所述驱动电路芯片包括用于为驱动电路芯片产生半桥驱动频率调节信号的引脚（22、23、24、25）以及产生驱动半桥电路的调节信号引脚（33）。
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