【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及伺服電機控制，特別是一種可編程負載伺服系統及其實驗方法。
技術介紹
1、
2、為適應新工科背景下對人才培養的新需求，研究學者們針對伺服系統研制了不同的實驗裝置，包括電液伺服實驗裝置、伺服電動機位置控制裝置、基于plc的雙軸伺服隨動繪圖系統等。但現有伺服實驗裝置中所用的伺服電機與負載通過傳動機構連接后就較為固定，無法模擬出伺服電機在實際應用時所帶的一些典型負載類型，如恒轉矩負載(位能型、反抗性)、恒功率負載、風機泵類負載等。而負載作為控制的最終對象，對伺服系統性能的影響不可忽略。現有負載模擬裝置有機械式、液壓式、磁粉制動器、電動負載等形式。機械式負載模擬裝置誕生最早，包括扭桿式和懸臂粱式等類型，但不能實現任意負載加載，且負載越大實驗裝置體積越大。液壓負載模擬系統在加載系統領域占主導地位，具有精度高、頻帶寬、力矩大的優點，但結構復雜，控制難度較大。磁粉制動器通過控制電流實現控制磁粉傳遞扭矩的大小，結構簡單，但僅能正向加載。電動負載模擬裝置通過控制負載電機模擬各種負載，具有響應速度快、精度高、轉矩可調等優點，成為模擬負載裝置的首選。文獻《電機四象限運行的直接轉矩控制動態加載》根據被測電機的運行狀態和所需負載轉矩特性,計算加載電機的給定轉矩，只能模擬位能性負載。
3、專公開號為cn?108983099?b的專利公開了一種永磁同步電機負載模擬系統的控制方法，通過控制永磁同步電機能夠模擬位能性、反抗性負載，但未實現任意負載的模型。文獻《同軸對拖交流電機建模分析與測試平臺設計》、《永磁同步電機諧波抑制方法
4、因此亟需一種可編程負載伺服系統及其實驗方法讓學生了解在不同負載條件下伺服控制系統的性能，培養學生解決復雜工程問題的能力。
技術實現思路
1、為解決現有技術中存在的伺服實驗裝置中所用的伺服電機與負載通過傳動機構連接后就較為固定，無法模擬出伺服電機在實際應用時所帶的一些典型負載類型等問題，本申請提出了一種可編程負載伺服系統及其實驗方法，包括：驅動伺服系統、負載伺服系統、上位機、控制器、扭矩傳感器；
2、所述驅動伺服系統和負載伺服系統分別伸出有第一帶輪和第二帶輪，所述第一帶輪和第二帶輪通過皮帶連接，所述皮帶配置有張緊裝置；
3、所述驅動伺服系統包括：驅動伺服驅動器、驅動伺服電機及第一編碼器；
4、所述驅動伺服驅動器連接所述驅動伺服電機，所述驅動伺服電機上裝有所述第一編碼器，所述第一編碼器的輸出連接到所述驅動伺服驅動器上，所述驅動伺服電機轉動連接有第一聯軸器連接，所述第一聯軸器連接另一端連接有第一扭矩傳感器，所述第一扭矩傳感器和所述第一帶輪固接；
5、所述負載伺服系統包括：負載伺服驅動器、負載伺服電機及第二編碼器；
6、所述負載伺服驅動器連接所述負載伺服電機，所述負載伺服電機上裝有第二編碼器，所述第二編碼器的輸出連接到所述負載伺服驅動器，所述負載伺服電機轉動連接有第二聯軸器連接，所述第二聯軸器連接另一端連接有第二扭矩傳感器，所述第二扭矩傳感器和所述第二帶輪固接；
7、其中，所述負載伺服驅動器為所述負載伺服電機提供電源，并控制所述負載伺服電機使其處于轉速工作模式、位置工作模式或轉矩工作模式，所述第二編碼器用于檢測負載伺服電機的實時速度和位置。
8、所述控制器通過ethercat通訊方式分別與所述驅動伺服驅動器、所述負載伺服驅動器連接，并將控制信號分別發送給所述驅動伺服驅動器、負載伺服驅動器，同時獲取所述驅動伺服驅動器、負載伺服驅動器的實時狀態；
9、所述第一扭矩傳感器和第二扭矩傳感器分別用于對所述驅動伺服電機和負載伺服電機的轉矩信號進行采集并通過rs485通訊方式反饋給所述控制器；
10、所述上位機通過以太網通訊方式與所述控制器連接，并輸出運動參數及控制模式給所述控制器，同時所述上位機將所述控制器獲取的實時狀態進行顯示。
11、優選地，所述上位機的控制模式包括：單機點動模式、單機連續模式及可編程負載模式，其中，單機點動模式用于試運轉驅動、負載伺服電機及驅動、負載伺服驅動器，并通過對所述驅動伺服電機和所述負載伺服電機進行單獨控制，使其各自處于點動工作模式；
12、所述單機連續模式用于觀察分析驅動、負載伺服電機在不同工作模式下的性能，并通過對驅動、負載伺服電機及驅動、負載伺服驅動器進行單獨控制，使其各自處于轉速工作模式、位置工作模式或轉矩工作模式；
13、所述可編程負載模式用于通過負載伺服電機模擬實際工程中的負載，以實現對驅動伺服電機的加載和減載，并通過對驅動、負載伺服電機進行連鎖控制，使其驅動伺服電機處于轉速工作模式、負載伺服電機處于轉矩工作模式。
14、一種可編程負載伺服系統的實驗方法，應用于所述可編程負載伺服系統中，并按如下步驟進行：
15、步驟1：判斷所述上位機的控制模式是否為單機點動模式，若是，則判斷上位機是否對驅動伺服電機進行點動操作；
16、若否，判斷所述上位機的控制模式是否為單機連續模式；
17、步驟2：若上位機是對驅動伺服電機進行點動操作，則所述上位機對所述控制器發送對驅動伺服電機的點動操作指令，并由所述驅動伺服電機執行正轉或反轉點動運動；
18、若上位機不是對驅動伺服電機進行點動操作，則所述上位機對所述負載伺服電機發送點動操作指令，并由所述負載伺服電機執行正轉或反轉點動運動；
19、步驟3：若所述上位機的控制模式為單機連續模式，則判斷上位機是否對驅動伺服電機進行連續操作，若是，則所述上位機根據控制方式，對所述驅動伺服電機發送相應的連續操作指令，并由所述驅動伺服電機執行正轉或反轉連續運動，否則，執行所述負載伺服電機的連續操作指令，并由所述負載伺服電機執行正轉或反轉連續運動；
20、若所述上位機的控制模式不為單機連續模式，則將所述驅動伺服電機和所述負載伺服電機平行放置并固定，將所述驅動伺服電機的輸出軸通過第一聯軸器連接到所述扭矩傳感器，所述扭矩傳感器的輸出軸通過皮帶連接到所述負載伺服電機，并使得皮帶張緊；
21、步驟4：所述上位機設置驅動伺服系統和負載伺服系統的工作模式，包括：設置所述驅動伺服驅動器的工作模式為轉速工作模式，設置所述負載伺服系統的工作模式為轉矩工作模式；
22、步驟5：所述上位機設置驅動伺服系統和負載伺服系統的運動參數，其中，驅動伺服系統的運動參數為轉速給定值，負載伺服系統的運動參數為轉矩給定值并通過圖形化的方式設置；
23、步驟6：所述上位機將運動參數、控制命令通過通訊下發至所述控制器，所述控制器執行速度運動控制模塊、轉矩運動控制模塊，通過ethercat通訊向所述驅動伺服驅動器、所述負載伺服驅動器發送伺服電機運動參數和控制命令本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種可編程負載伺服系統，其特征在于，包括：驅動伺服系統、負載伺服系統、上位機、控制器、扭矩傳感器；
2.根據權利要求1所述的一種可編程負載伺服系統，其特征在于，
3.一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，是應用于如權利要求1-2所述的可編程負載伺服系統，并按如下步驟進行：
4.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟2中所述上位機對所述控制器發送對驅動伺服電機的點動操作指令步驟的具體內容為：
5.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟2中所述上位機對所述負載伺服電機發送點動操作指令，并由所述負載伺服電機執行正轉或反轉點動運動的具體內容為：
6.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟3中所述上位機根據控制方式，對所述驅動伺服電機發送相應的連續操作指令，并由所述驅動伺服電機執行正轉或反轉連續運動的具體內容為：
7.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟3中執行所述負載伺服電機的
8.根據權利要求3中所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟5所述的轉矩給定值，采用圖形化的方式繪軌跡并將其轉為轉矩給定值，具體包括：
...【技術特征摘要】
1.一種可編程負載伺服系統，其特征在于，包括：驅動伺服系統、負載伺服系統、上位機、控制器、扭矩傳感器；
2.根據權利要求1所述的一種可編程負載伺服系統，其特征在于，
3.一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，是應用于如權利要求1-2所述的可編程負載伺服系統，并按如下步驟進行：
4.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟2中所述上位機對所述控制器發送對驅動伺服電機的點動操作指令步驟的具體內容為：
5.根據權利要求3所述的一種可編程負載伺服系統的實驗方法，其特征在于，步驟2中所述上位機對所述負載伺服電機發送點動操作指令，并由...
【專利技術屬性】
技術研發人員：邱亞，李鑫，陳薇，蔣琳，孫越，賈澤峰，張亞麗，徐佳紅，
申請(專利權)人：合肥工業大學，
類型：發明
國別省市：
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