[发明专利]一种通用型伺服控制算法有效性验证装置

说明书

本发明提供了一种通用型伺服控制算法有效性验证装置，包括：控制器、伺服驱动器和伺服电机组件，并利用TwinCAT3中的PLC技术进行电机控制，通过EtherCAT总线实现平台控制功能和伺服驱动层的数据传输功能达到实时控制的效果，同时利用TE1400实现TwinCAT3 PLC数据与MATLAB/Simulink输入输出数据进行映射关联，从到达到理论模型控制电机的效果。本发明支持多种伺服控制Simulink模型对实验装置的直接控制，大大减少了从理论控制到实际效果验证的工作量，并且具有较强的通用性，可为较多科研人员提供伺服控制理论仿真的效果验证功能，操作简便，实用性强。

技术领域

本发明涉及机械制造领域，尤其涉及一种通用型伺服控制算法有效性验证装置。

背景技术

交流伺服系统是工业机器人核心组成部件之一，同时是自动化学科及工业生产领域重要工具，在机械制造、冶金、交通运输等行业得到了广泛应用。

随着计算机技术和控制理论的发展，数字通信式交流伺服系统已经成为目前工业机器人领域的重要基础，推动着整个工业机器人产业的蓬勃发展。数字通信式伺服驱动器可以完成伺服系统的三环运动控制，而控制器可以专用于机器人轨迹规划和多轴同步控制。数字通信式控制相比于脉冲、模拟量式控制有较高的加工精度和加工速度，并且不易受到工作环境影响，有很强的抗干扰能力，并且由于采用数字信号进行通信，传输距离较远，因此数字式交流伺服系统已经成为工业机器人的主流设备。

数字式交流伺服系统虽然具备较多的优良性能，但依旧解决不了伺服系统在工业机器人中实际应用上的诸多问题。工业机器人伺服系统的控制性能与电机参数的准确获取密切相关，在变负载和复杂工况下，机组转动惯量和电机参数会发生较大的变化从而整个伺服系统都会受到影响。此外，伺服电机转矩脉动和外部扰动会严重影响电机控制精度。这些都是伺服控制算法在实际运用过程中存在的问题。交流伺服系统控制算法的理论研究已经较为深入，但真正能用于实际电机控制且实际有效的控制算法却少之又少，主要原因在于许多科研机构缺乏通用性较强的实际伺服系统可以用于算法有效性验证，导致出现一套实验系统往往不能够适用于多种控制算法的情况。研究人员在进行理论研究时，可能理论效果良好，但缺乏适用于多种控制算法的实验系统验证所提算法的有效性，所以大部分控制算法的实际有效性很难得到验证。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种通用型伺服控制算法有效性验证装置，包括：伺服电机组件、伺服驱动器和控制器；

所述伺服电机组件包括：第一交流电机、第二交流电机、定级飞轮、第一联轴器、第二联轴器、轴承座、磁粉制动机和磁粉离合器；

所述第一交流电机、所述第二交流电机、所述定级飞轮、所述第一联轴器、所述第二联轴器、所述轴承座和所述磁粉制动机均同轴设置；

所述控制器通过控制总线与所述伺服驱动器进行数据传输；所述伺服驱动器与所述伺服电机组件电性连接；

所述定级飞轮的转轴的一端通过所述第一联轴器与所述第一交流电机的转轴连接，另一端连接至所述轴承座；所述磁粉制动机的转轴的一端连接至所述第二交流电机的转轴，另一端通过所述第二联轴器连接至所述轴承座；所述第二交流电机的转轴通过同步传送带与所述磁粉离合器的转轴连接，以通过所述第二交流电机的转动同步带动所述磁粉离合器和所述磁粉制动机的转动。

进一步地，所述磁粉离合器的未连接所述同步传送带的一侧还设有定级飞轮连接口，用于加装定级飞轮，进行扩展实验。

进一步地，所述控制器和所述伺服驱动器之间通过EtherCAT总线进行数据传输。

进一步地，所述控制器为电脑，电脑内安装有TwinCAT3控制平台和Matlab软件；且所述Matlab软件和所述TwinCAT3控制平台之间通过TE1410插件实现数据互传。