[發明專利]伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統及方法

在審

• 申請號: 202211072876.8
• 申請日: 2022-09-02
• 公開（公告）號: CN115357062A
• 公開（公告）日: 2022-11-18
• 發明（設計）人: 張哲;孫曉朋;馬寧;朱士富;劉紅星;商硯冰;謝中元;陳松
• 申請（專利權）人: 西安近代化學研究所
• 主分類號: G05D13/62
• 分類號: G05D13/62
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 周春霞

本申請涉及一種伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統，包括：加速度傳感器、激振器、高速信號同步采集卡、人機終端、中央控制器、同步運動規劃卡和多個伺服驅動器，本申請的伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統，至少具有以下有益技術效果之一：以偏心塊的位置模擬量信號代替激振力信號，實現了振動加速度信號與激振力信號統一接口，采用高速信號同步采集卡解決了信號同步采集問題，采樣頻率高、精度高。

技術領域

本申請涉及振動控制領域，具體地，涉及一種伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統及方法。

背景技術

共振機械又稱共振設備，是一種工作在共振頻率下的振動機械設備。由于工作在共振狀態下，系統僅需要較小的激振力便能產生需要的振動條件，因此極具節能的特點，在粉體篩分、物料混合、過程強化等領域有著廣泛應用。但是由于系統工作在共振條件下，系統對自身負載變化非常敏感，導致設備共振頻率波動，振動加速度變化較大，難以對加速度進行穩定控制。由振動理論可知，系統保持共振的條件為激振力的作用相位始終與振動加速度相位相差90°，因此獲取激振力與振動加速度的相位成了加速度進行穩定控制的一個關鍵。另一方面，獲取相位差后執行機構能否快速進行激振力控制則是加速度進行穩定控制的一個關鍵。對于高頻振動，要求的數據采樣速度更高，執行速度更快。一般工業控制器掃描周期長，無法同步獲取數據，不能實現激振力與振動加速度的高速同步采集，難以執行高速命令，難以實現加速度穩定控制。

發明內容

為了克服現有技術中的至少一個不足，本申請實施例提供一種伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統及方法。

第一方面，本申請實施例提供一種伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統，包括：

加速度傳感器、激振器、高速信號同步采集卡、人機終端、中央控制器、同步運動規劃卡和多個伺服驅動器，其中，

加速度傳感器，安裝在共振設備的負載級上，用于感應負載級的振動強度以產生振動加速度模擬電壓信號；

激振器，包括偶數個激振單元，每個激振單元包括偏心塊、伺服電機和旋轉變壓器，偏心塊和旋轉變壓器均安裝在伺服電機的轉軸上，伺服電機的轉軸在旋轉過程中，旋轉變壓器能夠檢測偏心塊的位置并產生位置模擬電壓信號，伺服電機能夠產生當前時刻伺服電機的轉動位置信號；

高速信號同步采集卡，用于采集多個位置模擬電壓信號中的任意一個和振動加速度模擬電壓信號，高速信號同步采集卡的多個采集通道能夠實現位置模擬電壓信號中的任意一個和振動加速度模擬電壓信號的同步采集；

人機終端，用于發送加速度指令至中央控制器；加速度指令用于指示共振設備最終要達到的預期振動加速度；

中央控制器，用于根據高速信號同步采集卡采集的位置模擬電壓信號、振動加速度模擬電壓信號和加速度指令，確定每個伺服電機的目標轉動位置；

同步運動規劃卡，用于根據每個伺服電機的目標轉動位置以及當前時刻每個伺服電機的轉動位置信號，確定每個伺服電機的運動規劃；

多個伺服驅動器，用于根據每個伺服電機的運動規劃，驅動每個伺服電機的運動以使共振設備達到預期振動加速度。

第二方面，本申請實施例提供一種伺服驅動共振設備加速度閉環控制系統，包括：

加速度傳感器、激振器、高速信號同步采集卡、人機終端、中央控制器、同步運動規劃卡和多個伺服驅動器，其中，

加速度傳感器，安裝在共振設備的負載級上，用于感應負載級的振動強度以產生振動加速度模擬電壓信號；

激振器，包括偶數個激振單元，每個激振單元包括偏心塊、伺服電機，偏心塊安裝在伺服電機的轉軸上，伺服電機包括旋轉變壓器，伺服電機的轉軸在旋轉過程中，旋轉變壓器能夠檢測偏心塊的位置并產生位置模擬電壓信號，伺服電機的旋轉變壓器還用于產生當前時刻伺服電機的轉動位置信號；