[實用新型]一種系統角加速度實現慣量模擬的信號處理及實時控制器

有效

• 申請號: 201720925385.1
• 申請日: 2017-07-27
• 公開（公告）號: CN207198575U
• 公開（公告）日: 2018-04-06
• 發明（設計）人: 段青龍
• 申請（專利權）人: 西安益翔航電科技有限公司
• 主分類號: G05B19/04
• 分類號: G05B19/04
• 代理公司: 中國航空專利中心11008
• 代理人: 杜永保

技術領域

本實用新型屬于慣性制動器試驗臺的驅動控制系統，涉及一種系統角加速度實現慣量模擬的信號處理器及實時控制器。

背景技術

為考核道路、軌道交通車輛氣動制動器性能，需要在對其進行性能試驗的慣性式試驗臺架上進行制動性能試驗，但傳統的制動器試驗臺采用純慣量飛輪模擬車輛慣量，具有試驗臺體積大、慣量大小調整困難、自動化程度和模擬精度不高等缺點。為了克服這些缺點，近幾年興起了一種新的慣量模擬方法——電模擬慣量法。通過在制動過程中按照一定的規律控制電動機的轉速或電磁力矩來實現慣量模擬不成熟,目前已有的控制方法還存在著一些缺陷。

轉速控制法是最早出現的慣量電模擬方法，也曾備受國內外研究人員的關注，但其自身的固有缺點限制了它在實際中的應用。從轉速控制法的控制原理中可以看出，控制過程要求實際轉速對計算轉速有比較高的跟隨性，由于在制動過程中計算轉速變化非常快，而轉速的控制是由電機轉矩的控制實現的。間接控制方法的響應速度會受到控制參數的限制，所以保證實際轉速的跟隨性成為轉速控制法的技術難點。

PID控制可以在制動扭矩一定的情況下保證轉速控制精度，但是控制頻率變化時，既定的PID參數會導致轉速控制超調或滯后，這兩種情況都會導致轉速誤差，而轉速控制的誤差會直接導致慣量模擬的誤差。總之，電模擬慣量轉速控制法要求調速系統具有快速的動態響應，這在已經確定比例積分參數的情況下難以實現，因而轉速控制法在實際中鮮有使用。

發明內容

本實用新型的目的是：一種涉及系統角加速度實現慣量模擬的信號處理及實時控制器，把傳感器信號經數字信號處理后采集并控制，利用實時控制動態實現慣量模擬。因此基于CPLD的信號處理器及實時控制器，加入實時信號采集及PID控制器，提出了一種以控制角加速度實現電模擬慣量。

本實用新型的實施方案

一種系統角加速度實現慣量模擬的信號處理及實時控制器，包括交直流電機1、連軸節2、編碼器3和驅動器6，其特征在于：還包括了信號處理器4和實時控制器5；

信號處理器4，利用CPLD數字電路對A、B兩路信號進行Pluse低通數字濾波，Pluse濾波器是針對脈沖信號的脈沖寬度濾波器，對脈沖信號的高電平和低電平均做寬度過濾，其能夠有效消除脈沖信號的干擾；

實時控制器5，利用cPCI板卡及實時控制系統組成，其有信號采集及處理、PID控制算法、邏輯控制、驅動控制等功能，實現以控制角加速度實現電模擬慣量；

系統中交直流電機1通過連軸節2連接編碼器3，編碼器信號輸出后通過信號處理器4進行處理后進入實時控制器5進行采集及換算，經過PID控制后輸出驅動控制到驅動器6，以實現慣量模擬。

所述實時控制器5現有內部控制核心為1kHz，其中PID控制器采用經典工業PID。

所述信號處理器4也可采用狀態機原理實現，狀態機原理為：正轉時，只有當AB同時跳變，且按照00-10-11-01順序變化時才產生一個脈沖信號，一個周期T內，產生4次規律脈沖信號，鑒相電平始終為1，反轉時，只有當AB同時跳變，且按照00-01-11-10順序變化時才產生一個脈沖信號，一個周期T內，產生4次規律脈沖信號；反轉時，鑒相電平始終為0。

所述一個周期T內，產生4次規律脈沖信號為實現編碼器信號四倍頻。

本實用新型的優點

(1)系統直接控制主軸的角加速度。相對于其它的控制方法控制點更加實際化、直觀化。

(2)直接控制角加速度后，整個控制參量中就不用再多考慮轉速控制法或轉矩控制法中的系統綜合阻力和電機力矩誤差，根據PID控制器的動態調整去實現整個誤差的修正。

(3)控制法中不僅僅只是對電模擬慣量技術的體現，更是對現有機械慣量誤差的修正。

本新型對于系統的簡單化、直接化是對現有系統實現電慣量的直接辦法。

附圖說明

圖1是本實用新型的結構示意圖。

具體實施方式