MOTEC:伺服电机在风洞试验模型控制系统中的应用_motec步进电机_伺服电机

MOTEC:伺服电机在风洞试验模型控制系统中的应用

2012/9/5 9:03:46

0 引言
进气道风洞试验模型中使用电机实现运动机构的调节，以往一直都使用步进电机，随着试验技术的进步，模型结构越来越精细，尺寸更小的伺服电机也在模型结构中开始应用。原有的电机控制设备只能实现一路或两路的步进电机运动控制，功能单一且设备陈旧老化，因此开发一套通用性好，功能更强，使用更方便的电机运动控制系统。
1 系统结构
1.1实现功能
(1) 可实现最多4路步进电机+4路伺服电机的控制。使用中8个通道独立工作，但通道之间有时序配合，要求系统的视觉同步精度达到毫秒级。
(2) 界面能手动输入运转方向，脉冲控制量，起点，终点值等。
(3) 可进行静态试验，动态试验，保存曲线，并能保存为位图。
1.2 系统设计

基本配置：
控制系统采用Trio ME309独立控制器，4轴模拟全闭环控制，另外4轴步进控制，模拟采集位置。各伺服步进控制器与限位信号，采集信号，电位器信号等都单独做成航插，方便连接。上位机使用本公司通过VC开发的系统软件。
2 工作过程及试验流程
2.1工作过程
计算机根据任务需求向控制器发送控制指令，控制器接受指令后向各路步进/伺服电机驱动器发送驱动信号，驱动器根据收到的信息驱动电机转动，电机旋转带动运动机构实现所需的部件运动。在控制过程中，安装在电机轴或运动机构上的反馈装置将位置信息提供给控制器，计算机可读取反馈信息用于计算和监视。
2.2 试验流程
(1)手动调试
启动手动调试设置通道参数检验方向设置检验限位开关计算控制变量手动运行并检测结束。
(2)稳态试验
启动稳态试验流程设置流程控制参数运行试验自动控制所有通道归零系统初始等待开始（风洞流场稳定，提供1个触发信号并计时）所有通道到位置1(录像)延时T(给风洞信号，执行数据采集)等待回应(风洞完成采集)—>所有通道到位置2(录像)延时T(给风洞信号，执行数据采集)等待回应(风洞完成采集)－－－－－－－－ >所有通道到位置n(录像)延时T(给风洞信号，执行数据采集)等待回应(风洞完成采集)—>结束(计时完成，录像结束)。
(2)动态试验
启动动态试验流程设置通道控制参数运行试验自动控制所有通道归零系统初始等待开始（风洞流场稳定，提供1个触发信号并计时）自动运行(按文件)—>结束(计时完成，录像结束)。
控制系统
3.1 主要功能
(1) 读取或保存曲线文件，并能将当前曲线保存为图片。
(2) 可对伺服轴进行PID调节，进行参数设置。
(3) 直观显示各种数据，通道名称，目标位置，实际位置，限位状态等。
(4) 可任意选取显示/隐藏各通道曲线。
(5) 手动调试功能：
可任意通道选择，启停通道，起终点设置；限位常开、常闭选择；电机旋转方向选择；速度/加速度/控制量的设置，全部复位，单轴复位；手动方向移动，调试参数单独保存与读取。
(6) 稳态试验功能：
导入手动调试中的速度/加速度参数，自动输入控制点数量(0~200)，可方便设置每个轴的速度加速度，控制点位置，延时等参数。采集延时设为0，当前点不进行采集，直接移动到下一点。并能将参数单独保存与读取。
试验运行时，能显示总控制点数，当前点数，当前延时，采集等的显示。可进行启动，暂停，继续，停止等操作。
(7) 动态试验功能：
通过记事本编辑数据文件，格式第一数据为时间，各通道位置。数据之间通过空格区分，一行作为一组数据。软件通过各点时间与位置自动规划运动轨迹，保证对应时间移动到相应位置处，进行平滑运动。时间间隔必须相等，否则各点运动不平滑。
试验运行时，能显示录像采集，数据采集，试验计时等的显示。可进行启动，暂停，继续，停止等操作。
3.2界面介绍

菜单及工具栏，包括文件操作，文本操作，参数设置等基本操作。
左边参数显示区：
实时显示8通道名称、反馈值、目标值、起始限位状态、终止限位状态。名称，显示手动调试中设置的通道名称。反馈值，实时显示测试的通道位置。目标值，显示稳态试验和动态试验时将要移动到的位置。起始/终止，显示起始与终止限位状态，触发时显示红色，平时灰色。
曲线颜色，选择/取消显示8通道测试曲线颜色。
右边曲线显示区：
进行稳态试验与动态试验时显示选择通道的时间与行程曲线。横坐标为试验时间，纵坐标显示移动的行程。试验前要正确设置行程与时间，否则不能完整显示。相关设置在系统参数中。
3.3菜单介绍
打开文件、保存文件、保存位图、手动调试、稳态试验、动态试验、系统参数、退出系统。这些功能实现在功能介绍中以介绍。
4 结束语
此系统已成功应用，并且各项指标达到或超过客户要求，系统稳定可靠。软件开发考虑周全，符合客户要求，并且提供许多方便快捷的操作方式，菜单、按钮、快捷键多种方法操作；并且显示各种运行数据，比较直观。