應(yīng)用案例

【概述】

本研究中使用Aigtek安泰ATA-4051C高壓功率放大器，搭建超聲電機(jī)性能測試實(shí)驗(yàn)平臺，驗(yàn)證超聲電機(jī)驅(qū)動機(jī)械臂的可行性，為工業(yè)機(jī)器人向高速、高精度、輕量化方向發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。

實(shí)驗(yàn)名稱：兩自由度超聲電機(jī)性能測試與閉環(huán)控制實(shí)驗(yàn)

研究方向：壓電驅(qū)動技術(shù)，兩自由度超聲電機(jī)的設(shè)計(jì)、機(jī)電耦合建模、性能測試及閉環(huán)控制研究

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模?/span>本實(shí)驗(yàn)為驗(yàn)證基于縱振和彎彎復(fù)合振動的兩自由度超聲電機(jī)的設(shè)計(jì)合理性，實(shí)現(xiàn)沿機(jī)械臂運(yùn)行（直線運(yùn)動）和驅(qū)動機(jī)械臂關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)（旋轉(zhuǎn)運(yùn)動）的雙功能。測試超聲電機(jī)的阻抗特性、振動特性及機(jī)械輸出特性，為機(jī)電耦合數(shù)學(xué)模型提供實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。搭建閉環(huán)控制系統(tǒng)，通過PID控制實(shí)現(xiàn)超聲電機(jī)對速度階躍信號的精準(zhǔn)跟蹤，奠定壓電驅(qū)動平臺精密定位的技術(shù)基礎(chǔ)。驗(yàn)證超聲電機(jī)驅(qū)動機(jī)械臂的可行性，為工業(yè)機(jī)器人向高速、高精度、輕量化方向發(fā)展提供理論與技術(shù)支撐。

測試設(shè)備：超聲電機(jī)、信號發(fā)生器、ATA-4051高壓功率放大器、阻抗分析儀、測力矩扳手、光電編碼器、SIKO磁柵尺傳感器、PC等。

圖1超聲電機(jī)驅(qū)動控制示意圖

圖2超聲電機(jī)驅(qū)動控制實(shí)物圖

實(shí)驗(yàn)過程：先加工組裝兩自由度超聲電機(jī)樣機(jī)并預(yù)緊，搭建基礎(chǔ)性能測試系統(tǒng)與Quanser閉環(huán)控制系統(tǒng)；隨后測試電機(jī)阻抗特性，分別在彎彎復(fù)合振動、縱振模式下，改變頻率、電壓幅值及負(fù)載，測試輸出速度；最后基于MATLAB/Simulink建立PID控制模型，給定階躍速度信號，通過磁柵尺反饋實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制并記錄數(shù)據(jù)。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果：阻抗測試顯示彎彎復(fù)合振動與縱振模式均有穩(wěn)定共振頻率，與仿真值存在微小偏差；機(jī)械輸出上，彎彎復(fù)合振動最大空載速度297.05mm/s，縱振模式（60°夾角）最大空載速度394.96mm/s，兩種模式30N負(fù)載下均有穩(wěn)定輸出；閉環(huán)控制中，縱振模式響應(yīng)時(shí)間≤0.3s、穩(wěn)態(tài)誤差<5%，彎彎復(fù)合振動模式響應(yīng)時(shí)間≤0.2s、穩(wěn)態(tài)誤差<3%，驗(yàn)證了電機(jī)雙自由度運(yùn)動及驅(qū)動機(jī)械臂的可行性。

安泰放大器在此應(yīng)用中的產(chǎn)品優(yōu)勢：

1.高電壓與大功率驅(qū)動能力——充分激發(fā)電機(jī)在負(fù)載下的機(jī)械輸出性能

2.寬頻帶與高線性度——精準(zhǔn)掃頻識別復(fù)合振動與縱振模式下的共振頻率

3.低失真與高輸出穩(wěn)定性——保障閉環(huán)控制中速度階躍信號的精準(zhǔn)跟蹤

【推薦產(chǎn)品】：ATA-4051C高壓功率放大器

圖：ATA-4051C高壓功率放大器指標(biāo)參數(shù)

本文實(shí)驗(yàn)素材由西安安泰電子整理發(fā)布。Aigtek已經(jīng)成為在業(yè)界擁有廣泛產(chǎn)品線，且具有相當(dāng)規(guī)模的儀器設(shè)備供應(yīng)商，樣機(jī)都支持免費(fèi)試用。西安安泰電子是專業(yè)從事功率放大器、高壓放大器、功率信號源、前置微小信號放大器、高精度電壓源、高精度電流源等電子測試儀器研發(fā)、生產(chǎn)和銷售的高科技企業(yè)。如想了解更多功率放大器等產(chǎn)品，請持續(xù)關(guān)注安泰電子官網(wǎng)m.fjiakun.cn或撥打029-88865020。

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