力矩电机动力学性能测试研究
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摘要
随着信息化技术的飞速发展,光电稳定跟踪系统在侦察、导航、定位等场合的作用日益重要。力矩电机可以低转速、大转矩输出,能和负载直接相连,具有反应速度快、线性度好等优点,已成为该类机电伺服系统的关键部件。因此,准确测试力矩电机的各项性能指标,掌握伺服机构的动力学性能,对光电稳定跟踪系统的设计具有重要意义。本文围绕力矩电机的动力学性能,对其工作原理、运行特性和性能测试方法等进行了深入的分析和研究,目的是为高精度伺服系统中的电机选择和性能控制提供依据。
论文首先设计完成了基于工控机和数据采集卡的电机自动测试系统。工控机主要实现对整个实验过程的控制、逻辑运算和状态显示;数据采集卡主要执行工控机的命令,进行实时数据采集;软件系统在LabWindows/CVI开发环境下设计完成。该测试系统可以对直流电机、步进电机等进行自动测试。
论文结合具体的测试方法,对130LC-1型永磁直流力矩测速机组的基本参数、机械特性、效率特性等进行了在线测试,绘制了相关的特性曲线,并结合实验现象,对相关实验结果进行了深入分析。
本文进一步从能量的角度出发,对永磁直流力矩电机的工作原理和运行特性进行了分析,通过半实物仿真试验对电机模型进行了辨识;同时对电机低速运行的非线性摩擦现象进行试验观察和分析,辨识出基于Stribeck模型的摩擦参数。
论文最后从测试系统的技术改进和功能实现两个方面,对系统的进一步完善进行了展望。
Developing with the infomation technology, Opto-Electronic (O-E) stabilization and tracking systems play an important role in reconnaissance, navigation and orientation equipments. Torque motor can be linked to the load directly with great torque at low speed, and has been crucial in this mechatronical servo systems for its fast response and fine linearity. The accurate performances of torque motor and the specific dynamic performances of the servo system have significance to the development of O-E stabilization and tracking systems. This paper mainly focuses on the following contents on dynamic performances with torque motor: working principle, operating characteristics and performance testing methods, in order to provide evidences for the motor selection and performance control.
Firstly, an automatic motor testing system is designed, which combines an industrial personal computer (IPC) with a data acquisition (DAQ) board. IPC controls the testing process, logic operation and status display; the DAQ board executes the commands sent from IPC, and achieves real-time data acquisition; the software package is developed on the LabWindows/CVI platform. Common direct (DC) current motor, stepper motor can be automatically tested with the system.
Adopting the specific testing methods, the basic parameters, mechanical characteristics, and efficiency of the 130LC-1 permanent magnet DC torque tachogenerator unit are tested, and the synchronous performance curve is plotted on the IPC screen. In addition, the experiment results are investigated.
Furthermore, from the viewpoint of energy, this paper studies the working principle of permanent magnet DC torque motor, and the motor model is identified by hardware-in-the-loop(HIL). Also the nonlinear friction phenomenon of the motor at low-speed is observed and analyzed, and the friction parameters of Stribeck model is identified.
Finally, this paper prospects the future with technology and function achievement.
论文首先设计完成了基于工控机和数据采集卡的电机自动测试系统。工控机主要实现对整个实验过程的控制、逻辑运算和状态显示;数据采集卡主要执行工控机的命令,进行实时数据采集;软件系统在LabWindows/CVI开发环境下设计完成。该测试系统可以对直流电机、步进电机等进行自动测试。
论文结合具体的测试方法,对130LC-1型永磁直流力矩测速机组的基本参数、机械特性、效率特性等进行了在线测试,绘制了相关的特性曲线,并结合实验现象,对相关实验结果进行了深入分析。
本文进一步从能量的角度出发,对永磁直流力矩电机的工作原理和运行特性进行了分析,通过半实物仿真试验对电机模型进行了辨识;同时对电机低速运行的非线性摩擦现象进行试验观察和分析,辨识出基于Stribeck模型的摩擦参数。
论文最后从测试系统的技术改进和功能实现两个方面,对系统的进一步完善进行了展望。
Developing with the infomation technology, Opto-Electronic (O-E) stabilization and tracking systems play an important role in reconnaissance, navigation and orientation equipments. Torque motor can be linked to the load directly with great torque at low speed, and has been crucial in this mechatronical servo systems for its fast response and fine linearity. The accurate performances of torque motor and the specific dynamic performances of the servo system have significance to the development of O-E stabilization and tracking systems. This paper mainly focuses on the following contents on dynamic performances with torque motor: working principle, operating characteristics and performance testing methods, in order to provide evidences for the motor selection and performance control.
Firstly, an automatic motor testing system is designed, which combines an industrial personal computer (IPC) with a data acquisition (DAQ) board. IPC controls the testing process, logic operation and status display; the DAQ board executes the commands sent from IPC, and achieves real-time data acquisition; the software package is developed on the LabWindows/CVI platform. Common direct (DC) current motor, stepper motor can be automatically tested with the system.
Adopting the specific testing methods, the basic parameters, mechanical characteristics, and efficiency of the 130LC-1 permanent magnet DC torque tachogenerator unit are tested, and the synchronous performance curve is plotted on the IPC screen. In addition, the experiment results are investigated.
Furthermore, from the viewpoint of energy, this paper studies the working principle of permanent magnet DC torque motor, and the motor model is identified by hardware-in-the-loop(HIL). Also the nonlinear friction phenomenon of the motor at low-speed is observed and analyzed, and the friction parameters of Stribeck model is identified.
Finally, this paper prospects the future with technology and function achievement.
引文
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