监测机器状态

      现代的数字伺服驱动器与简单的交流电机驱动器在异步电机的控制方面有很多不同。伺服驱动的功能包括先进的调节算法，复杂的轨迹生成方法（根据PLCopen运动控制标准的程序驱动应用），并增加了安全完整性等级。此外，确定性的以太网通信协议也更广泛地应用于多轴系统和复杂同步电机运动控制。

      • 集成的伺服驱动状态检测：即在数字伺服驱动器中集成基于机械振动和声振测量的诊断功能，来控制数控（CNC）的馈送单元。一个按照工业目标系统的机电一体化设想的实验室平台已经支持论证了这个概念。

      • 原型调节算法：在工业应用中，机电一体化设计可以帮助缩短执行新调节算法的时间。

      软件在环应用是对原型的仿真，在设计师的电脑上提前模拟出实时控制系统的行为。

图1 从开始到结束，快速原型有四个主要的循环周期。无需虚拟原型，工程能够更迅速的完成。

图片来源：西波莫瑞工业大学，Control Engineering Poland。

      图1显示了如何从开始（KO）到工程的最后（M7）的历程，典型的科学方法中快速原型有四个主要的循环。去除所谓的虚拟原型，工程能够更快速地完成。有了目标原型工具，工程能够在M4之前完成。

      • 虚拟原型能够使调节（算法）置于实时控制器中，利用自动程序代码与仿真（虚拟）对象通信，这些代码由TCP/IP, TCP/ UDP或OPC DA协议生成，它的行为在设计者的计算机中被特定的应用程序所仿真。

      • 硬件在环是基于原型调节算法测试功能和实时控制设备对象仿真模型的技术。虽然费时，这种方法却是非常有价值的，它可以提供对于紧急情况的免费测试，并且对于控制系统的执行元件没有任何威胁。

      • 执行：机电一体化设计的最后一步是在如B&R公司的Automation Studio Target for Simulink仿真工具上激活。使用实验室设备（比如dSpace DS1104）时，执行阶段必须在目标设备上完成，如图1所示。

      快速原型支持了数字永磁同步电机（PMSM）伺服驱动的诊断功能：实验室平台的功能结构如图2所示。

图2 设计和建立实验平台的功能方案。图片来源：西波莫瑞工业大学， Control Engineering Poland 。

      图2展示了机电一体化的原型测试平台。多供应商渠道让用户可以集成基于FPGA计算的，具有嵌入式DSP更正功能的National Instruments公司的CompactRIO实时控制器，并通过Ethernet Powerlink，实现与B&R公司的APC620工业计算机和Acopos1090数字伺服驱动之间的通信。MathWorks公司的Matlab/Simulink环境让用户自动生成新开发的位置/速率控制算法，并把它们包含在实时操作系统（自动运行时间）的周期任务中。有了开放OPC DA服务器技术，用户能够在计算机屏幕上看到铣床运动的3D X-Y表格。测试台的组成部分包括：

      • 安装有Matlab/Simulink 2010b和B&R公司的 Automation Studio软件的开发人员计算机；

      • 高效实时系统控制器，本文案例中一台工业计算机APC620和Acopos伺服驱动器，作为一个循环电流发生器工作。所有的执行测量值和数据处理都通过NI-9022控制器完成。

      成熟的平台能够使数字伺服驱动应用在改进领域的研究，例如，集成未达最佳位置的诊断功能和速率调节算法，或生成附加的转矩值并转移到永磁同步电机上，这些都依赖于诊断的工作状态。 

- 转自 控制工程网