ATA-68020功率放大器在超聲電機溫漂補償實驗中的應(yīng)用

　　實驗名稱：超聲電機溫漂補償控制方法實驗驗證

　　研究方向：超聲電機溫漂補償閉環(huán)實驗平臺搭建、轉(zhuǎn)速-頻率標定實驗、溫漂補償效果的實驗驗證

　　實驗?zāi)康模?/strong>驗證“基于極值搜索算法定位電流極小值的頻率跟蹤方法"對超聲電機溫漂的補償有效性，具體為：搭建整合電流采集、控制、驅(qū)動模塊的溫漂補償閉環(huán)實驗平臺；完成轉(zhuǎn)速-頻率標定以建立“轉(zhuǎn)速指令-初始驅(qū)動頻率"參數(shù)庫；通過長時間閉環(huán)實驗，從頻率動態(tài)跟蹤、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、效率功率穩(wěn)定及溫升抑制維度，驗證該方法對溫漂的補償效果。

　　測試設(shè)備：NI控制器、模擬信號采集板卡、上位機、HIOKI功率計、超聲電機、旋轉(zhuǎn)編碼器、遲滯測功機、ATA-68020功率放大器、多功能I/O模塊板卡、電流采集模塊、FPGA+DAC模塊、TIENDAT22協(xié)議解碼板卡。

　　實驗過程：先搭建溫漂補償閉環(huán)實驗平臺，整合電流采集模塊、NI控制箱為核心的控制系統(tǒng)、FPGA+DDS的驅(qū)動器及測量設(shè)備，明確信號與數(shù)據(jù)流向；再做轉(zhuǎn)速-頻率標定，固定電壓，30~150rpm間以10rpm設(shè)參考點，開環(huán)實驗記錄轉(zhuǎn)速達標時的頻率，建參數(shù)庫；最后閉環(huán)實驗，固定電壓130Vrms、扭矩0.125Nm，輸入150rpm指令調(diào)用初始頻率，驅(qū)動電機后實時采集電流，經(jīng)算法算頻率調(diào)整值反饋至FPGA，持續(xù)200s監(jiān)測頻率、轉(zhuǎn)速等參數(shù)。

圖1閉環(huán)實驗系統(tǒng)框圖

圖2實驗平臺實物圖

　　實驗結(jié)果：

　　1、驅(qū)動頻率10s內(nèi)定位到合適頻率并趨于穩(wěn)定，200s內(nèi)受溫漂影響從41.38kHz緩慢降至41.34kHz，極值搜索算法可實現(xiàn)長時間動態(tài)跟蹤。

　　2、閉環(huán)電流經(jīng)短暫波動后趨于穩(wěn)定，隨電機長時間運行因溫漂特性緩慢增加。

　　3、電機機體溫升顯著抑制，200s內(nèi)僅上升2.4℃，遠低于開環(huán)實驗溫升。

　　4、轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速2s內(nèi)升至150rpm指令轉(zhuǎn)速以上，200s內(nèi)穩(wěn)定在152rpm左右，穩(wěn)速精度達2.67%。

　　5、驅(qū)動效率初始較低，后升至23.4%，最終因轉(zhuǎn)速和輸入功率穩(wěn)定而維持在22.6%附近。

　　6、輸入功率前面10s升至16W后下降，最終穩(wěn)定在15.2W左右，長時間運行僅緩慢增加。

圖3超聲電機溫漂補償下各項性能參數(shù)變化曲線

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