[发明专利]一种精密伺服机构谐振频率的测试系统及测试方法

说明书

技术领域

本发明属于机电系统领域，特别是可用作机电系统测试技术和精密测量系统领域并可用于信息处理领域的一种精密伺服机构谐振频率的测试系统及测试方法。

背景技术

在典型的工业控制系统设备中，伺服电机通过具有有限稳定性的传动机械与执行机构联接，其系统的传递函数常含有零点和一对共轭极点，因而，容易引起机械谐振现象。负载的影响及输入(输出)信号的变化都可能导致谐振现象的发生。

频率特性是一个系统对不同频率正弦输入信号的响应特性。与传递函数一样，频率特性也是一种数学模型。他描述了系统的内在特性，与外界因素无关。当系统结构参数给定了，则系统的频率特性也完全确定。对于低频电路，若只关心电路系统的传输特性，可以用传输函数来描述。系统的传递函数可以通过零输入和零状态响应来求得，而无需知道内部结构和参数等信息。因此只需要知道系统的输入和输出就可以测出系统的频率特性。基本的测量方法有两种：动态测量法和稳态测量法。

传统的频率特性测试方法大多是用LC电路构成振荡器或是敲击法或是振动试验。用LC电路构成振荡器，结构复杂、功能单一且不易于其它设备连接，而且只能显示幅频特性曲线，不能得到相频特性曲线，给使用者带来诸多的不便，在实际应用中受到很大的限制；敲击法试验设备简单，是给匀质细杆轴向施加一个频率无限宽振幅随频率增大而逐渐衰减的激振力，敲击力较小时图像中的振幅较小，随着敲击力的增大图像振幅增大，波形严重畸变导致无法准确识别信号的频率，所以在测试中必须监视敲击波形处在简谐状态，合理地施加敲击力，所以就导致了敲击力的难以掌控，测试精度达不到要求，操作困难重复性低；相比较下振动试验比较繁琐，效率低下，无法达到工业生产的要求。随着电子科技的飞速发展，传统的频率特性测试仪已经无法完全满足科研人员的需要。对于数字化、智能化高性能频率特性测试仪的需求日益增大。随着微电子技术和计算机的飞速发展，测试技术与计算机深层次的结合使得测试仪器领域出现了一种全新的仪器结构即虚拟仪器。它彻底改变了传统的仪器观，从根本上更新了测量仪器的概念，它的性能优越，成本低廉，用户可自行配置软件，这使虚拟仪器的应用范围不断扩大在国内外得到了迅速的发展。因此虚拟仪器代表了测量仪器发展的方向，用虚拟仪器替代传统仪器是提高仪器设备智能化的行之有效的方法。

发明内容

本发明目的在于提供一种精密伺服机构谐振频率的测试系统及测试方法，该方法能以其操作简便、性价比高，新颖、清晰的图形曲线显示，以及方便的数据输出、打印等功能优点，可以更好地满足科研和工程设计的需要。

本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。

一种精密伺服机构谐振频率的测试系统，包括一个被测精密伺服机构，一个用于测量被测精密伺服机构的伺服机构参数测试仪，以及一个用于控制伺服机构参数测试仪的数据处理显示终端工控机；

所述被测精密伺服机构包括通过框架固定轴支撑的底座，所述底座上设置有伺服电机，伺服电机通过传动减速齿轮组啮合连接位置传感器，位置传感器连接负载盘；所述伺服电机通过数据传输电缆与伺服机构参数测试仪相连；

所述伺服机构参数测试仪包括通过数据传输电缆与被测精密伺服机构相连的电机驱动器，所述电机驱动器分别连接数据转换处理卡和多轴运动控制卡，多轴运动控制卡通过数据传输电缆连接工控机；

所述工控机包括通过数据传输电缆连接的工控机主机，工控机主机连接有工控机显示器；

伺服电机经传动减速齿轮组带动置于负载盘上的负载运动，负载与位置传感器同轴同步运动，其负载的位置信息由位置传感器传送给伺服机构参数测试仪做数据转换，并经由工控机控制计算得到测试精密伺服机构的谐振频率。

进一步地，所电机驱动器内嵌有用于驱动伺服电机精确运动的电流环、速度环和位置环三环反馈控制环。

进一步地，所述被测精密伺服机构中的位置传感器连接负载盘为单轴伺服机构或多轴伺服机构。

进一步地，所述传动减速齿轮组为单级减速、多级增速、单级增速或者电机直拖。

进一步地，所述位置传感器为旋转变压器、编码器、陀螺、光栅中任意一种或多种。

相应地，本发明还给出一种精密伺服机构谐振频率的测试方法，该方法包括下述步骤：

1)首先对系统初始化，在工控机上设置伺服机构参数测试仪的电机驱动器和多轴运动控制卡的伺服机构控制参数PID；