[发明专利]用于监测悬浮状态下直线电机动态推力的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种在悬浮状态下对直线电机动态推力进行实时监测的装置。

背景技术

直线电机具有结构简单、定位精度高、响应快、加速性能好、噪音低、效率高等特点，在自动控制系统中得到了广泛应用。推力作为衡量直线电机性能的一个重要指标，反映了电机的工作状态。在高精度微进给数控系统中，推力波动将使伺服系统变坏导致加工产品的质量降低甚至报废。因此，对电机推力进行实时监测有着非常重要的意义。

现有的测量方法存在测量精度低、不能实时监测等特点，无法精确、动态监测直线电机的推力输出情况。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是避免现有技术的不足，提供一种高精度、非接触式的测试装置来实时监测悬浮状态下直线电机的动态推力，由于在悬浮状态下，直线电机驱动的运动模块与轨道之间摩擦力非常小，可以忽略不计，其可以监测并显示运动模块受到的实时推力状态，此数据对于标定悬浮状态下直线电机的工作状态有着重要的意义。

本发明所依据原理为牛顿第二定律如方程(1)所示：

F＝m·a+f    (1)

根据采样定理，将连续值加速度a离散化为a_k，方程(1)变为如下所示：

F_k＝m·a_k+f    (2)

其中，m为移动部分物体的质量，a_k为第K次采样时的加速度，其计算方法如公式(3)所示，

ak=Vk-Vk-1T---(3)]]>

其中，V_k为第K次采样时的速度，V_k-1为第K-1次采样时的速度，T为采样周期，计算方法如公式(4)所示，

Vk=Sk-Sk-1T---(4)]]>

式中，S_k为第K次采样时的位移，S_k-1为第K-1次采样时位移。

由公式(3)(4)可以得出加速度与位移之间的关系式如公式(5)所示：

ak=Sk-2Sk-1+Sk-2T2---(5)]]>

把公式(5)代入公式(2)可以得出公式(6)，如下所示