[發明專利]一種利用伺服驅動器測定機械共振頻率的方法

有效

• 申請號: 201210065420.9
• 申請日: 2012-03-14
• 公開（公告）號: CN102589675A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 吳波;楊凱峰;齊丹丹
• 申請（專利權）人: 南京埃斯頓自動控制技術有限公司;南京埃斯頓自動化股份有限公司
• 主分類號: G01H13/00
• 分類號: G01H13/00
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 程化銘

技術領域

本發明屬于機械共振頻率測定/辨識技術領域，具體說涉及一種利用伺服驅動器測定機械共振頻率的方法。

背景技術

在電氣傳動、電機拖動等工業自動化領域，機械共振是常見的現象，共振頻率通常在幾百赫茲左右。機械共振會帶來很多弊端，如現場噪音大、加工精度和機械精度都下降、機械使用壽命縮短等。因此設備工作時都要盡量克服機械共振，尤其對于伺服驅動這類高精度控制場合。

通常伺服驅動器中都內置共振抑制控制器功能，正確設置共振頻率后，共振抑制控制器會大幅衰減共振頻率點的強度，有效緩解機械共振帶來的不利影響。因此需要預知正確的機械共振頻率點，就可解決此問題。通常機械共振頻率在100赫茲至1000赫茲，辨識精度達到5赫茲，即能滿足應用要求。

現有技術中，常見的辨識機械共振頻率點的方法是通過上位裝置來實現的，在產生機械振動時，將電動機實際速度信號采集到上位裝置，上位機采用快速傅立葉變換（FFT）將時域信號作頻率分析，得到各個頻率點的幅值，幅值最大點對應的頻率即為機械共振頻率。上述方案存在的問題在于：快速傅立葉變換的頻率分辨率與采樣信號的數據量相關，要辨識分辨率的頻率越高，需要采樣的數據量就越大，而快速傅立葉變換的運算量又是與采樣數據量呈幾何級數增長。受龐大運算量的制約，通常上位裝置都是PC機，此外還需要其它輔助設備，諸如上位裝置與伺服驅動器之間的通訊電纜，上位裝置安裝專用的伺服通訊軟件等等，設備結構復雜，導致了成本的增加；另一方面，使用上述方法辨識機械共振頻率，需要現場操作人員受過相應的技術培訓并具有相應的技術技能，實際工作中往往不具備這樣的條件，因此，導致現場很少有操作人員使用上位裝置去測量機械共振頻率。

從伺服驅動器的智能化程度和易操作性的角度出發，如果伺服驅動器本身具備共振頻率辨識的功能，那么會給操作使用帶來極大的便利，能夠更好地驅動機械部件，提升伺服驅動器的控制性能。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，在于克服現有技術存在的缺陷，提供一種利用伺服驅動器測定機械共振頻率的方法，可以實現機械設備自動完成機械共振頻率的測定。

本發明是通過如下技術方案來實現的：

使伺服驅動器工作在轉矩控制模式下，通過在伺服驅動器內部施加設定的轉矩激勵信號，該轉矩激勵信號采用線性移位寄存器序列（M序列）的形式，其屬于具有接近白噪聲性質的偽隨機信號，使電動機驅動機械部件處于微振狀態，這樣做的目的是不對電機或機械設備造成損壞。同步采集電動機的實際速度信號，并存儲在伺服驅動器內部SRAM中的指定數據區，直至給定的轉矩信號施加完畢，電動機停止運動，得到電動機實際速度信號序列。將采集到的電動機實際速度信號序列依次通過若干個中心頻率不同、但通帶頻率固定的帶通濾波器，得到經過濾波后的速度信號，將每個帶通濾波器輸出的速度信號序列先取絕對值再作累加運算，得到各個帶通濾波器輸出信號序列的累加值。再將這若干個帶通濾波器輸出信號序列的累加值進行比較，最大累加值對應的帶通濾波器的中心頻率即為機械共振頻率。

本發明通過施加設定的轉矩信號，保證機械部件只做微小的運動，能有效地保護機械部件；借助伺服驅動器內部高速的信號采樣和數字信號的處理，能獨立辨識出機械共振頻率；本發明既節省了系統成本，又提升了伺服驅動器的智能化程度和易操作性，具有很強的應用和推廣價值。

附圖說明

圖1??是實施本發明利用伺服驅動器測定機械共振頻率的方法的設備結構框圖；

圖中A是伺服驅動器，B是電動機，C是數控銑床。

圖2??共振頻率分析的結構框圖。

圖3?是機械減振前后的效果對比圖。

具體實施方式

下面結合圖1、圖2和實施例對本發明進一步說明。

實施例：圖1中C為一數控銑床，電動機B通過滾珠絲杠驅動數控銑床C的某一軸、伺服驅動器A控制電動機B，選定的帶通濾波器個數M=10，各帶通濾波器的中心頻率依次為100Hz、200Hz、300Hz、……、1000Hz，通帶頻率為100Hz。