CN102435948B - 一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法。所述动负荷模拟测试仪伺服电机、具有力矩驱动模式的伺服驱动器、负荷设定加载及参数显示软件，负荷设定加载及参数显示软件可以通过总线发送模拟实际机械结构的位置力矩关系的控制命令给伺服驱动器控制伺服电机运动，所述伺服电机与被测电机采用联轴器反向连接。所述模拟测试方法包括通过负荷设定加载及参数显示软件控制模拟测试电机及被测电机运转，PC机通过负荷设定加载及参数显示软件采用力矩控制模式控制模拟测试电机驱动器给模拟测试电机加上一个与被测电机反向的力矩，从而对被测电机进行模拟测试。所述模拟测试仪及模拟测试方法的具有结构简单，操作维护方便及可以模拟各种不同机械结构如凸轮等的动态负载的优点。

Description

一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法

技术领域

本发明涉及一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法，主要应用于工业自动化领域需要模拟、测试驱动器和电机等参数的场合，尤其适用于需要模拟、测试动态负载的场合。

背景技术

工业生产、自动化等领域广泛应用的电机和驱动器，出厂前通常需要进行性能测试，现场应用中需要进行参数调整。

现今普遍使用的测试方法为：驱动器控制电机运动，同时采用测功机与电机通过联轴器连接，给电机加一反向力矩，通过观察测功机系统上显示数据测试电机及驱动器参数。

也可以通过此方法模拟电机及驱动器现场应用情况，但测功机只能输出恒定力矩，这在应用中几乎没有可能，也达不到良好的模拟调试效果。安装后现场上机调试，由于环境恶劣调试效果不好保证，浪费大量时间。如数控机床上常采用的一种机械结构——凸轮机构，由于凸轮机构沿圆周方向的不规则性质，使电机运动一周时在各角度位置处电机轴受力不同，不好模拟及调试。

发明内容

本发明的目的在于克服现有应用中的缺陷，提供一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法，能够模拟任何机械结构的负载情况进行测试，无需上机安装。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种动负荷模拟测试仪包括伺服电机、具有力矩驱动模式的伺服驱动器、负荷设定加载及参数显示软件，所述负荷设定加载及参数显示软件运行于PC机上，其中具有力矩驱动模式的伺服驱动器与上位PC机采用总线或串口或USB口方式连接，负荷设定加载及参数显示软件可以通过总线发送模拟实际机械结构的位置力矩关系的控制命令给伺服驱动器控制伺服电机运动，且可以实时显示被测电机的运行状态信息，显示被测电机接受的控制命令与电机实际运动偏差，所述伺服电机与被测电机采用联轴器反向连接。

具有力矩驱动模式的伺服驱动器与上位PC机采用总线或串口或USB口方式连接中所述总线为PowerLink总线或EtherCat总线或CAN总线；所述串口接口为RS232或RS485或RS422接口。

一种动负荷模拟测试方法，包括如下步骤：

A、动负荷模拟测试电机与被测电机采用联轴器反向连接，PC机通过负荷设定加载及参数显示软件采用力矩控制模式控制模拟测试电机驱动器给模拟测试电机加上一个与被测电机反向的力矩。

B、被测驱动器与上位PC机采用总线方式连接PC机通过负荷设定加载及参数显示软件采用位置、速度、力矩模式控制被测驱动器，使被测电机运动。

C、被测电机反馈位置、速度、力矩等信息给负荷设定加载及参数显示软件，各信息分别与负荷设定加载参数进行对比，负荷设定加载及参数显示软件进行计算后可显示实际偏差信息。

D、根据负荷设定加载及参数显示软件显示的实际偏差调整被测电机负荷输出。

进一步的步骤D中所述调整被测电机负荷输出方式为手动调整。

进一步的步骤D中所述调整被测电机负荷输出方式为负荷设定加载及参数显示软件经过对实际偏差计算后自适应调整。

进一步的，模拟测试仪中伺服电机额定力矩应不小于被测电机额定力矩；

进一步的，当模拟测试仪中伺服电机力矩小于被测电机时，为保证提供所需反向力矩，需在伺服电机与联轴器间加一个减速器。

进一步的，当被测对象为伺服电机及驱动器时，负载设定加载及参数显示软件接收被测驱动器反馈的被测电机实际运动数据，与设定运动命令数据进行比较，调整控制参数使运动模拟达到理想效果。当被测对象为步进电机及驱动器时，负载设定加载及参数显示软件观测电机电流等信息与命令数据对比使被测电机尽量达到理想状态。

根据以上结构，相比于普通模拟测试等方法，本发明的模拟测试仪及测试方法具有以下优点：

1.该测试仪结构简单，操作维护方便；

2.方便模拟现场，可以模拟各种不同机械结构如凸轮等的动态负载；

3.通过上位PC机负载设定容易，控制精度高，可以显示力矩、速度、位置等信息，实时显示被测电机及驱动器接收的命令与实际运动结果偏差，参数调整修改方便，直接在上位机上通过负载设定加载及参数显示软件上修改。

附图说明

图1为一种动负荷模拟测试仪的工作原理图。

图2为凸轮机构运动一周力矩变化曲线图。

图3为凸轮机构运动一周与电机响应位置对应关系图。

具体实施方式

下面结合附图和优选实施例——模拟调试凸轮结构，对本发明提出的一种动负荷模拟测试仪及模拟测试方法做进一步说明。

图1为本发明一种动负荷模拟测试仪的工作原理图，模拟测试仪1包括伺服电机4、具有力矩驱动模式的伺服驱动器3、负荷设定加载及参数显示软件2。其中伺服驱动器3与上位PC机采用总线方式连接，负荷设定加载及参数显示软件2可以通过总线发送模拟实际机械结构的位置力矩关系的控制命令给伺服驱动器3控制伺服电机4运动，且可以实时显示被测电机的位置、速度、力矩等实际运动信息，显示被测电机接收的控制命令与电机实际运动偏差。

该模拟测试仪的模拟测试方法为：

1.模拟调试仪1中的伺服电机4与被测电机采用联轴器5连接。凸轮机构运动一周力矩如图2所示，将凸轮运动一周的力矩与电机相应位置对应如图3所示。PC机通过负荷设定加载及参数显示软件2采用力矩控制模式按图3所示数据控制伺服驱动器3给伺服电机4加上一个与被测电机反向的力矩。负载设定加载及参数显示软件2通过接收伺服驱动器3反馈的伺服电机4实际运动数据，调整伺服驱动器3的控制参数，使被测电机的反向力矩达到理想状态。

2.被测驱动器与上位PC机采用总线方式连接，PC机通过负荷设定加载及参数显示软件2采用位置、速度、力矩模式控制被测驱动器，使被测电机运动。负载设定加载及参数显示软件2接收被测驱动器反馈的被测电机实际运动数据，显示其位置、速度、力矩等信息并与设定的命令数据或理想数据对比，调整负载设定加载及参数显示软件2上的控制参数，使被测电机及驱动器的运动模拟达到理想效果。

3.记录负荷设定加载及参数显示软件上的被测电机及驱动器控制参数，此参数即为实际操作其模拟的机械结构时所需的参数。

为安全起见，应保证电机4的额定转矩大于被测电机的额定转矩，当电机4的额定转矩小于被测电机额定转矩时，可在电机4上加一减速器，提高反向力矩。

以上为本发明的一个优选实施例，也可以采用周期性恒定负载方式为被测电机、驱动器提供阻力，从而模拟测试电机及驱动器。本优选实施例是模拟伺服电机控制凸轮机构运动，当模拟步进电机等电机时因为没有反馈，负荷设定加载及参数显示软件显示电机电流等信息与命令数据对比使被测电机尽量达到理想状态。

Claims (1)

1.一种动负荷模拟测试方法，其特征在于，所述动负荷模拟测试方法包括如下步骤：

 A、动负荷模拟测试电机与被测电机采用联轴器连接，PC机通过负荷设定加载及参数显示软件采用力矩控制模式控制模拟测试电机驱动器给模拟测试电机加上一个与被测电机反向的力矩；

B、被测驱动器与上位PC机采用总线方式连接PC机通过负荷设定加载及参数显示软件采用位置、速度、力矩模式控制被测驱动器，使被测电机运动；

C、被测电机反馈位置、速度、力矩信息给负荷设定加载及参数显示软件，各信息分别与负荷设定加载参数进行对比，负荷设定加载及参数显示软件进行计算后可显示实际偏差信息；

D、根据负荷设定加载及参数显示软件显示的实际偏差调整被测电机负荷输出；

其中，所述步骤C中被测电机反馈位置、速度、力矩信息可通过负荷设定加载及参数显示软件显示；

所述步骤D中所述调整被测电机负荷输出方式为负荷设定加载及参数显示软件经过对实际偏差计算后自适应调整；

所述负荷设定加载及参数显示软件通过接收模拟测试电机驱动器反馈的模拟测试电机实际运动数据，与设定的控制数据对比，调整力矩、速度、位置控制参数，使被测电机的反向力矩与负荷设定加载数据相符。