基于pc的直流伺服電機性能測試虛擬系統(tǒng)
熊茂華
(南昌航空工業(yè)學院，江西 南昌 330034)
摘要：介紹了基于pc的直流伺服電機性能測試虛擬系統(tǒng)的硬件組成，測速和測功方法，系統(tǒng)的功能及關(guān)鍵技術(shù)。
采集卡中采用了高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad9058芯片和高速sram，系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集速度快，傳輸速率高。
關(guān)鍵詞：伺服電機；虛擬系統(tǒng)；驅(qū)動程序
中圖分類號：tm306 文獻標識碼：b 文章編號：1001-6848(2000)04-0039-02
1 引 言
虛擬儀器是計算機測試儀器發(fā)展的結(jié)果，它主要是由微型計算機、硬件接口插卡及激勵驅(qū)動電器、軟件操作平臺組成。用戶操作由計算機圖形構(gòu)成的虛擬儀器面板，控制虛擬儀器的運行，完成對虛擬系統(tǒng)中被測參數(shù)的采集、數(shù)理分析、邏輯判斷、儲存顯示、仿真等功能。
本測試系統(tǒng)是按isa總線設(shè)計硬件接口插卡，插卡完成性能參數(shù)信號的調(diào)理、轉(zhuǎn)換、采集及激勵信號的輸出，軟件是在windows98下用vb5.0語言設(shè)計，根據(jù)本系統(tǒng)的要求，主要測試的技術(shù)性能參數(shù)有電機轉(zhuǎn)速、電磁轉(zhuǎn)矩、功率、電壓（被測電杌和測功機的電樞及激勵）、電流（被測電機和測功機的電樞及激勵）、機體溫度等。通過對這些參數(shù)的測試，對電機的性能進行全面分析。
2硬件結(jié)構(gòu)
直流伺服電機性能測試虛似系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。硬件包括信號調(diào)理放大、高速ald轉(zhuǎn)換、轉(zhuǎn)速采集電路、激勵驅(qū)動電路等，由計算機控制。電壓、電流、溫度、力等均為模擬信號輸入，調(diào)理放大后經(jīng)多路選擇器cd4051送高速a/d轉(zhuǎn)換器。其中力信號是由測功機上的力傳感器輸出信號。轉(zhuǎn)速以數(shù)字頻率信號方式輸入，激勵信號是用于調(diào)節(jié)改變施加給被測電機和測功機兩繞組的工作電壓。下面主要介紹電機的測速及測功的實現(xiàn)。
2.1數(shù)字式轉(zhuǎn)速測量
數(shù)字測速方法有三種[1]，即m法（頻率法），t法（周期法），mlt法（頻率／周期法），其中mlt測速法兼有m法和t法的優(yōu)點，無論是高速還是低速，都可以得到較好的分辨率和精度。本虛擬系統(tǒng)采用mlt法測量速度，根據(jù)mlt法測速原理可得如下基本技術(shù)指標。
式中，mi、m2為檢測時間間隔內(nèi)分別對應m法和t法的脈沖計數(shù)值，n為旋轉(zhuǎn)編碼器經(jīng)4倍頻率變換器后每轉(zhuǎn)產(chǎn)生的脈沖數(shù)，tc為規(guī)定的時間間隔，fe為t法中已知的時鐘脈沖，且fc按****速nmin。和計數(shù)器字長設(shè)計****值優(yōu)m2min。確定，en為編碼器脈沖周期tta。n的誤差。因此，根據(jù)m/t法的測速原理，m/t法測速電路可用圖2實現(xiàn)。
圖2所示電路是把旋轉(zhuǎn)編碼器的a相和b相經(jīng)74ls175和74ls352組成的4倍頻率變換器變頻后輸出給由d觸發(fā)器和門電路構(gòu)成的計數(shù)同步電路，同步電路對轉(zhuǎn)速脈沖信號和時鐘信號進行同步處理后，用定時器／計數(shù)器8254芯片內(nèi)的定時器o和定時器1分別對同步處理后的轉(zhuǎn)速信號和時鐘信號計數(shù)。定時器2用于控制采樣周期，且與轉(zhuǎn)速脈沖信號共同控制8254定時器0和定時器1計數(shù)起止時刻。圖中的ic3(74ls74)構(gòu)成輸出脈沖幅值的延時電路，可消除謖差和超速檢測。
2.2轉(zhuǎn)矩測量
采用渦流式測功機33測量直流伺服電機的轉(zhuǎn)矩及輸出功率。被測電機與測功機同軸旋轉(zhuǎn)，根據(jù)測功機的結(jié)構(gòu)及原理可在測功機的定子繞組上加上可控的直流電壓，通過測功機上的力傳感器測得作用于定子繞組上的作用力，方可求得作用于定子繞組上的電磁轉(zhuǎn)矩，從而可求得被測電機的輸出功率，其中ap為測功機的機械損耗功率。
2.3 高速數(shù)據(jù)采集卡
本數(shù)據(jù)采集卡使用美國ad公司生產(chǎn)的高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器ad9058芯片，該芯片集成了雙路adc，****轉(zhuǎn)換速率達50msps。因此，卡中設(shè)計為雙通道并行采集 |
