本發(fā)明屬于自動(dòng)化技術(shù)和先進(jìn)制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，高度精密化成為其主要發(fā)展方向，在精密位移臺(tái)中，以電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件的精密程位移臺(tái)中，電機(jī)的運(yùn)行性能對(duì)系統(tǒng)的性能起到關(guān)鍵的作用，而電機(jī)驅(qū)動(dòng)器又是影響其運(yùn)行性能的主要因素，性能好的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器不僅能極大的提高整個(gè)系統(tǒng)的定位精度及效率等，還可以提高系統(tǒng)的固有分辨率。如今國(guó)內(nèi)外廠家推出了眾多的電機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，如何從眾多的電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器中選擇最佳性能的組合尚沒(méi)有定量的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)和評(píng)價(jià)方法可依。本發(fā)明針對(duì)精密化制造業(yè)中缺乏電機(jī)與驅(qū)動(dòng)器最佳性能組合的評(píng)價(jià)方法，采用振動(dòng)加速度有效值作為判斷電機(jī)運(yùn)動(dòng)性能的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，并提出了一套測(cè)試步驟。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法，尋找最佳的電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：

一種電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法，本方法采用的裝置包括運(yùn)動(dòng)控制器、上位機(jī)、數(shù)據(jù)采集卡、加速度傳感器、負(fù)載和運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述的加速度傳感器的輸出端經(jīng)所述的數(shù)據(jù)采集卡與所述的上位機(jī)相連；所述的負(fù)載固定在所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，其特點(diǎn)在于該方法包括以下步驟：

1)根據(jù)需要，設(shè)定候選電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器及其運(yùn)動(dòng)參數(shù)要求，設(shè)有M種電機(jī)及其N(xiāo)種配套驅(qū)動(dòng)器可供選擇，其中，M為1、2、…、m、…、M，N為1、2、…、n、…、N，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)為：起點(diǎn)位置、終點(diǎn)位置、運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺钠瘘c(diǎn)到終點(diǎn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、啟動(dòng)速度、升速時(shí)間、待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電流、細(xì)分?jǐn)?shù)，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的一系列測(cè)試運(yùn)行速度V_i，其中，i＝1、2、3、…、n,并將第m套電機(jī)與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；

2)任選第m種配套的待測(cè)電機(jī)及其配套第n種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，將所述的待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述的待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)端相連，所述的待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制端與所述的運(yùn)動(dòng)控制器的輸出端相連，所述的待測(cè)電機(jī)的輸出端與所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連；

3)所述的運(yùn)動(dòng)控制器設(shè)置所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)：起點(diǎn)位置、終點(diǎn)位置、運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺钠瘘c(diǎn)到終點(diǎn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、啟動(dòng)速度為、升速時(shí)間、待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)電流、細(xì)分?jǐn)?shù)，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)測(cè)試運(yùn)行速度為V_i；

4)所述的運(yùn)動(dòng)控制器發(fā)送控制命令，令所述的待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與所述的待測(cè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)按設(shè)定的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，包括所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行速度V_i運(yùn)動(dòng)；

5)所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)同時(shí)，使用所述的加速度傳感器采集運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的振動(dòng)加速度值，經(jīng)所述的數(shù)據(jù)采集卡傳送至所述的上位機(jī)保存；

6)當(dāng)i＝i+1>n時(shí)，進(jìn)入下一步；否則，令i＝i+1，所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度為v_i，返回步驟4)；

7)所述的上位機(jī)計(jì)算電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合下的所有振動(dòng)加速度值的有效值之和，并保存；

8)當(dāng)n＝n+1>N時(shí)，結(jié)束測(cè)試，進(jìn)入下一步；否則，令n＝n+1，即改變配套電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，返回步驟2)；

9)當(dāng)m＝m+1>M時(shí)，結(jié)束測(cè)試，進(jìn)入下一步；否則，令m＝m+1，即改變配套電機(jī)，返回步驟2)；

10)比較M種電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電機(jī)組合的所有振動(dòng)加速度有效值之和的大小，選擇所有振動(dòng)加速度有效值之和最小的為最佳組合。

所述的電機(jī)是步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)、直線(xiàn)電機(jī)、壓電陶瓷電機(jī)或超聲馬達(dá)。

所述的上位機(jī)是個(gè)人電腦。

所述的加速度傳感器是交流響應(yīng)加速度傳感器或直流響應(yīng)加速度度傳感器。

所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是位移臺(tái)、調(diào)整架的電動(dòng)機(jī)械機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在選定的運(yùn)動(dòng)控制器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)條件下，采用振動(dòng)加速度有效值作為判斷電機(jī)運(yùn)動(dòng)性能的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，能尋找最佳的電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法采用的測(cè)試系統(tǒng)框圖。

圖2是本發(fā)明電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法的流程圖。

表1第一種類(lèi)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)組合、第二種類(lèi)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)組合速度有效值以及第一種類(lèi)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)組合、第二種類(lèi)型電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與電機(jī)組合速度有效值之和。

具體實(shí)施方式

圖1是本發(fā)明電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法采用的測(cè)試系統(tǒng)框圖。

本發(fā)明使用的運(yùn)動(dòng)控制裝置包括運(yùn)動(dòng)控制器1、上位機(jī)4、數(shù)據(jù)采集卡5、加速度傳感器6、負(fù)載7、運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8。運(yùn)動(dòng)控制器1發(fā)出的脈沖和方向控制信號(hào)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2相連；電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)信號(hào)與電機(jī)3相連；電機(jī)3與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8相連；加速度傳感器6與數(shù)據(jù)采集卡5相連；數(shù)據(jù)采集卡5與上位機(jī)4相連；負(fù)載7固定在運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8上，其特點(diǎn)在于該方法包括以下步驟：

本實(shí)施例中，選用兩款電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2-1、2-2，一款電機(jī)3進(jìn)行測(cè)試。

步驟S1，電機(jī)3與運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8相連。

步驟S2，電機(jī)3與一款電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2相連。

步驟S3，設(shè)置起點(diǎn)位置為0mm處，終點(diǎn)位置為450mm處、運(yùn)動(dòng)方向?yàn)閺钠瘘c(diǎn)到終點(diǎn)的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)、啟動(dòng)速度為3mm/s，升速時(shí)間為3ms、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的驅(qū)動(dòng)電流為2.5A、電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2的細(xì)分?jǐn)?shù)為125，運(yùn)行速度為3mm/s、4mm/s、5mm/s和6mm/s中的一個(gè)未測(cè)試值；

步驟S4，運(yùn)動(dòng)控制器1發(fā)送控制命令，使得運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8進(jìn)行運(yùn)動(dòng)；

步驟S5，運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，使用加速度傳感器6采集運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的振動(dòng)加速度值，經(jīng)所述的數(shù)據(jù)采集卡5傳送至所述的上位機(jī)4保存；

步驟S6，當(dāng)3mm/s、4mm/s、5mm/s和6mm/s的速度都測(cè)試結(jié)束后，進(jìn)入步驟S7，否則進(jìn)入步驟S3。

步驟S7，計(jì)算電機(jī)3與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2組合下的所有振動(dòng)加速度值的有效值之和，并保存。

步驟S8，如果電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2-1電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2-2都測(cè)試結(jié)束，進(jìn)入步驟S9,否則，進(jìn)入步驟S2。

步驟S9，因?yàn)橹挥幸豢铍姍C(jī)3需要進(jìn)行測(cè)試，所以進(jìn)入步驟10；

步驟S10，比較組合1(電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2-1與電機(jī)3組合)與組合2(電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2-2與電機(jī)3組合)所有振動(dòng)加速度有效值之和的大小，如表1所示。組合2的所有振動(dòng)加速度有效值之和最小，因此是最佳組合。

表1

所述的運(yùn)動(dòng)控制器1為步進(jìn)電機(jī)控制器，本實(shí)例采用北京多普康公司生產(chǎn)的TC55運(yùn)動(dòng)控制器。

所述的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器2為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。

所述的電機(jī)3為步進(jìn)電機(jī)。

所述的上位機(jī)4為個(gè)人電腦。

所述的數(shù)據(jù)采集卡5為多通道動(dòng)態(tài)信號(hào)采集卡，本實(shí)例采用美國(guó)國(guó)家儀器有限公司生產(chǎn)的NI USB-9234數(shù)據(jù)采集卡。

所述的加速度傳感器6為三向加速度傳感器，本實(shí)例采用北京東方所公司的INV9832A三向加速度傳感器。

所述的負(fù)載7是大理石負(fù)載。

所述的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)8是大行程位移臺(tái)。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種電機(jī)及其驅(qū)動(dòng)器的選型比較測(cè)試及運(yùn)動(dòng)參數(shù)確定方法，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在選定的運(yùn)動(dòng)控制器與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)參數(shù)條件下，采用振動(dòng)加速度有效值作為判斷電機(jī)運(yùn)動(dòng)性能的參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，尋找到最佳的電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器組合。