CN108279380B - 电机的工况模拟系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种电机的工况模拟系统和方法。所述系统包括：待测电机驱动器、模拟外力控制信号产生装置以及模拟外力输出装置；待测电机驱动器，与待测电机的驱动信号输入端相连，用于驱动待测电机工作；模拟外力控制信号产生装置，与模拟外力输出装置相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置；模拟外力输出装置，与待测电机的输出轴相连，用于根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的待测电机的工况进行模拟。本发明实施例的技术方案实现了对伺服电机的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟。

Description

电机的工况模拟系统和方法

技术领域

本发明实施例涉及电机测试技术领域，尤其涉及一种电机的工况模拟系统和方法。

背景技术

伺服电机是指在伺服系统中控制机械元件运转的发动机，是一种补助马达间接变速装置。伺服电机可使控制速度，位置精度非常准确，可以将电压信号转化为转矩和转速以驱动控制对象。

由于在工作过程中重力和摩擦力的存在，会对伺服电机的工作输出产生影响，因此伺服电机一般都具有重力和摩擦力的补偿功能以稳定输出。现有技术中在对伺服电机的重力和摩擦力补偿性能的测试过程中，通常会建立对应的机械结构模拟伺服悬挂重物(重力)或者伺服拖动具有粘滞阻尼(摩擦力)的工况。如图1所示为现有技术中对伺服电机的工况进行模拟的系统，其中，模拟工装用于对重力和摩擦力进行模拟，并通过联轴器将模拟的重力或摩擦力加载至伺服电机的输出轴。如图2所示为图1中的模拟工装的示例图，其中，图2中左侧为重力模拟工装，可以通过更换不同质量的重物来模拟不同的重力，图2中右侧为摩擦力模拟工装，可以通过调节旋紧压力来调节摩擦片与圆盘之间的摩擦力。

图2中所示的重力模拟工装和摩擦力模拟工装的精度较低，且不能实现对重力和摩擦力的连续调整，矫正与维护费时费力，特别是摩擦力还会随温度、湿度与室内灰尘的变化而变化。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种电机的工况模拟系统和方法，以解决现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷。

在第一方面，本发明实施例提供了一种电机的工况模拟系统，包括：待测电机驱动器、模拟外力控制信号产生装置以及模拟外力输出装置；

所述待测电机驱动器，与待测电机的驱动信号输入端相连，用于驱动所述待测电机工作；

所述模拟外力控制信号产生装置，与所述模拟外力输出装置相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据所述模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至所述模拟外力输出装置，所述模拟外力控制参数包括：摩擦力控制参数，和/或重力控制参数；

所述模拟外力输出装置，与所述待测电机的输出轴相连，用于根据所述模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于所述待测电机之上，以实现对工作中的所述待测电机的工况进行模拟。

在上述系统中，优选的是，所述模拟外力输出装置包括：负载电机和负载电机驱动器，所述负载电机驱动器的供电输出端和控制信号输出端分别与所述负载电机的供电输入端和控制信号输入端相连，所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，所述负载电机驱动器与所述模拟外力控制信号产生装置相连；

所述模拟外力控制信号产生装置具体用于：获取模拟外力控制参数，根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器。

在上述系统中，优选的是，还包括：转速测量部件，所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，所述转速测量部件的输出端与所述模拟外力控制信号产生装置相连；

所述转速测量部件，用于测量所述负载电机或所述待测电机的转速，并将测量得到的转速数据发送至所述模拟外力控制信号产生装置；

所述模拟外力控制信号产生装置具体用于：获取所述转速测量部件测量的转速数据，并将所述转速数据作为一个所述摩擦力控制参数。

在上述系统中，优选的是，还包括：数据处理设备，所述数据处理设备分别与所述转速测量部件、所述模拟外力控制信号产生装置和所述待测电机驱动器相连；

所述模拟外力控制信号产生装置，还用于将所述模拟外力控制信号发送至所述数据处理设备；

所述转速测量部件，还用于将所述转速数据发送至所述数据处理设备；

所述待测电机驱动器，还用于将用于驱动所述待测电机的驱动信号发送至所述数据处理设备；

所述数据处理设备，用于根据所述转速数据、所述模拟外力控制信号和所述待测电机的驱动信号，判断所述待测电机是否工作正常。

在上述系统中，优选的是，所述转速测量部件为转速传感器；

所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，包括：

所述转速传感器的输入端与所述负载电机，或所述待测电机相连；

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，包括：

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴通过联轴器相连。

在上述系统中，优选的是，所述转速测量部件为转矩传感器；

所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，包括：

所述转矩传感器的第一连接端和第二连接端分别与所述负载电机的输出轴和所述待测电机的输出轴相连；

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，包括：

所述负载电机的输出轴通过第一联轴器与所述转矩传感器的第一连接端相连，同时所述待测电机的输出轴通过第二联轴器与所述转矩传感器的第二连接端相连。

在上述系统中，优选的是，所述模拟外力控制参数包括：模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，所述模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下；

所述获取模拟外力控制参数，根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器，包括：

获取所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向、所述设定摩擦系数、所述设定重力加速度和所述转速数据；

根据所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向和所述设定重力加速度计算重力等效力矩；

根据所述设定摩擦系数和所述转速数据计算摩擦力等效力矩；

根据所述重力等效力矩和所述摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器。

在上述系统中，优选的是，所述模拟外力控制信号产生装置包括：微控制单元和数字模拟转换单元；

所述微控制单元，用于根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩；

所述数字模拟转换单元，用于将所述外力等效力矩转化为所述等效电压。

在第二方面，本发明实施例提供了一种电机的工况模拟方法，应用于本发明实施例所述的电机的工况模拟系统中，包括：

获取模拟外力控制参数；

根据所述模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，以使所述模拟外力输出装置根据所述模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的所述待测电机的工况进行模拟，其中，所述模拟外力控制参数包括：摩擦力控制参数，和/或重力控制参数。

在上述方法中，优选的是，所述获取模拟外力控制参数，包括：

通过转速传感器或转矩传感器获取所述待测电机的转速数据，并将所述转速数据作为一个摩擦力控制参数，同时获取用户输入的其他模拟外力控制参数；

所述根据所述模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，包括：

根据所述转速数据和所述用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置。

在上述方法中，优选的是，所述用户输入的其他模拟外力控制参数包括：

模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，所述模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下；

所述根据所述转速数据和所述用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，包括：

根据所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向和所述设定重力加速度计算重力等效力矩；

根据所述设定摩擦系数和所述转速数据计算摩擦力等效力矩；

根据所述重力等效力矩和所述摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述模拟外力输出装置中的负载电机驱动器。

本发明实施例提供了一种电机的工况模拟系统和方法，该电机的工况模拟系统包括：与待测电机的驱动信号输入端相连，用于驱动待测电机工作的待测电机驱动器、与模拟外力输出装置相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置的模拟外力控制信号产生装置、以及与待测电机的输出轴相连，用于根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的待测电机的工况进行模拟的模拟外力输出装置，解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了对伺服电机的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟。

附图说明

图1是现有技术中对伺服电机的工况进行模拟的系统的结构图；

图2是图1所示的模拟工装的示例图；

图3是本发明实施例一提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图；

图4是本发明实施例二提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图；

图5是本发明实施例三提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图；

图6是本发明实施例四提供的一种电机的工况模拟方法的流程图；

图7是本发明实施例五提供的一种电机的工况模拟方法的流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本发明具体实施例作进一步的详细描述。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。

另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部内容。在更加详细地讨论示例性实施例之前应当提到的是，一些示例性实施例被描述成作为流程图描绘的处理或方法。虽然流程图将各项操作(或步骤)描述成顺序的处理，但是其中的许多操作可以被并行地、并发地或者同时实施。此外，各项操作的顺序可以被重新安排。当其操作完成时所述处理可以被终止，但是还可以具有未包括在附图中的附加步骤。所述处理可以对应于方法、函数、规程、子例程、子程序等等。

实施例一

图3为本发明实施例一提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图。本实施例电机的工况模拟系统1具体包括：待测电机驱动器11、模拟外力控制信号产生装置12以及模拟外力输出装置13。

其中，待测电机驱动器11，与待测电机2的驱动信号输入端相连，用于驱动待测电机2工作。

其中，模拟外力控制信号产生装置12，与模拟外力输出装置13相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置13，模拟外力控制参数包括：摩擦力控制参数，和/或重力控制参数。

其中，模拟外力输出装置13，与待测电机2的输出轴相连，用于根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机2之上，以实现对工作中的待测电机2的工况进行模拟。

在本实施例中，电机的工况模拟系统1的作用是使用待测电机驱动器11控制待测电机2处于各种不同的工作模式或同一工作模式的不同工作参数的工作状态下，同时，模拟待测电机2在实际工作情况中所承受的重力和摩擦力并加载至待测电机2的输出轴，检测所模拟的重力和摩擦力对待测电机2的当前工作状态是否产生影响以及影响的大小。

本领域技术人员可以理解的是，电机在工作过程中会受到外部重力和摩擦力的影响，一般来说，电机内部都包含有外力补偿电路，该外力补偿电路可以对电机所受的外部重力和摩擦力进行补偿，以使电机正常工作。但是，由于电机个体差异以及次品率的存在，个别电机的外力补偿能力达不到应有的水平，如果将这样的电机应用到实际工作中，可能会存在安全隐患，因此，在电机使用前或出厂前应对电机的外力补偿能力进行测试。

在本实施例中，待测电机驱动器11，为待测电机2提供驱动信号，以使待测电机2按照设定的工作模式进行工作。待测电机驱动器11典型的可以是伺服驱动器等。

在本实施例中，模拟外力控制信号产生装置12具体用于获取模拟外力控制参数，其中，模拟外力控制参数具体是指摩擦力控制参数、和/或重力控制参数。举例而言，模拟外力控制参数具体可以是所需模拟的重力数值和摩擦力数值，或是用于计算所需模拟的重力和摩擦力的参数等。另外，模拟外力控制信号产生装置12获取模拟外力控制参数的方式具体可以是通过操作人员直接输入获取，也可以是通过网络从设定服务器中获取等，本实施例对此不进行限制。

进一步地，在本实施例中，模拟外力控制信号产生装置12还具体用于根据模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置13，以使模拟外力输出装置13输出与模拟外力控制参数对应的模拟外力。其中，模拟外力控制信号典型的可以是电压信号等。

进一步地，模拟外力输出装置13具体用于根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力，施加于待测电机2的输出轴之上，以实现对工作中的待测电机2的工况进行模拟。模拟外力输出装置13具体可以是电机以及电机驱动器，还可以是电机等。

本发明实施例提供了一种电机的工况模拟系统1，该电机的工况模拟系统1包括：与待测电机的驱动信号输入端相连，用于驱动待测电机工作的待测电机驱动器11、与模拟外力输出装置13相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置13的模拟外力控制信号产生装置12、以及与待测电机2的输出轴相连，用于根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机2之上，以实现对工作中的待测电机2的工况进行模拟的模拟外力输出装置13，解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了对伺服电机的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟。

实施例二

图4是本发明实施例二提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将模拟外力输出装置13优化为：负载电机131和负载电机驱动器132，负载电机驱动器132的供电输出端和控制信号输出端分别与负载电机131的供电输入端和控制信号输入端相连，负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴相连，负载电机驱动器132与模拟外力控制信号产生装置12相连。

相应地，模拟外力控制信号产生装置12优化为：具体用于获取模拟外力控制参数，根据模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与外力等效力矩对应的等效电压发送至负载电机驱动器132。

进一步地，电机的工况模拟系统1优化为：还包括转速测量部件14，转速测量部件14的输入端与负载电机131，和/或待测电机2相连，转速测量部件14的输出端与模拟外力控制信号产生装置12相连；转速测量部件14，用于测量负载电机131或待测电机2的转速，并将测量得到的转速数据发送至模拟外力控制信号产生装置12；模拟外力控制信号产生装置12优化为：具体用于获取转速测量部件14测量的转速数据，并将转速数据作为一个摩擦力控制参数。

进一步地，电机的工况模拟系统1优化为：还包括数据处理设备15，数据处理设备15分别与转速测量部件14、模拟外力控制信号产生装置12和待测电机驱动器11相连；模拟外力控制信号产生装置12优化为：还用于将模拟外力控制信号发送至数据处理设备15；转速测量部件14优化为：还用于将转速数据发送至数据处理设备15；待测电机驱动器11优化为：还用于将用于驱动待测电机2的驱动信号发送至数据处理设备15；数据处理设备15，用于根据转速数据、模拟外力控制信号和待测电机的驱动信号，判断待测电机2是否工作正常。

进一步地，将转速测量部件14优化为转矩传感器。

相应地，将转速测量部件14的输入端与负载电机131，和/或待测电机2相连，优化为：转矩传感器的第一连接端和第二连接端分别与负载电机131的输出轴和待测电机2的输出轴相连。

相应地，将负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴相连，优化为：负载电机131的输出轴通过第一联轴器与转矩传感器的第一连接端相连，同时待测电机2的输出轴通过第二联轴器与转矩传感器的第二连接端相连。

进一步地，将模拟外力控制参数优化为：模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下。

相应地，将获取模拟外力控制参数，根据模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与外力等效力矩对应的等效电压发送至负载电机驱动器132，优化为：获取模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数、设定重力加速度和转速数据；根据模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度计算重力等效力矩；根据设定摩擦系数和转速数据计算摩擦力等效力矩；根据重力等效力矩和摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将外力等效力矩对应的等效电压发送至负载电机驱动器132。

进一步地，将模拟外力控制信号产生装置12优化为：包括微控制单元121和数字模拟转换单元122；微控制单元121，用于根据模拟外力控制参数计算外力等效力矩；数字模拟转换单元122，用于将外力等效力矩转化为等效电压。

在本实施例中，模拟外力输出装置13具体为负载电机131和负载电机驱动器132，负载电机132设定为转矩工作模式，负载电机驱动器132用于将接收到的模拟外力控制信号产生装置12发送的与外力等效力矩对应的等效电压发送至负载电机132，以使负载电机132输出的转矩与外力等效力矩相等，并作用于待测电机2的输出轴上。

在本实施例中，还增加了转速测量部件14，同时将转速测量部件14优化为转矩传感器，转矩传感器用于获取待测电机2的当前转速，那么负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴的相连方式具体为负载电机131的输出轴通过第一联轴器与转矩传感器的第一连接端相连，同时待测电机2的输出轴通过第二联轴器与转矩传感器的第二连接端相连。另外，一般来说，转矩传感器的输出信号为较小的脉冲电压信号，该脉冲电压信号难以被其他设备识别，因此，在使用转矩传感器时，一般会同时使用一个与转矩传感器相匹配的信号处理设备对转矩传感器的输出信号进行放大等数据处理，以便于其他设备进行识别。

进一步地，转矩传感器可以直接测量待测电机2的输出轴的当前转矩，同时，还可以测量待测电机2的输出轴的当前转速和转动方向。由于待测电机2在实际工作中所承受的摩擦力一般是与待测电机2的当前转速相关的，因此，本实施例中增加了转矩传感器以获取待测电机2的当前转速，并将待测电机2的当前转速作为转速数据发送至模拟外力控制信号产生装置12，同时，将待测电机2的当前转速作为一个摩擦力控制参数。

在本实施例中，模拟外力控制参数具体为模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度。其中，模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下。其中，设定重力加速度典型的可以是9.8等。其中，设定摩擦系数的数值是依据不同的电机而具体设定的。

同时，在本实施例中，将模拟外力控制信号产生装置12具体包括微控制单元121和数字模拟转换单元122。

其中，微控制单元121，用于根据模拟外力控制参数计算外力等效力矩，那么，在本实施例中，微控制单元121具体是根据模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数、设定重力加速度和待测电机2的当前转速计算外力等效力矩。

具体而言，微控制单元121具体可以根据模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度计算重力等效力矩。示例性的，可以将模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度相乘得到重力等效力矩，其中，如果模拟重力的方向对待测电机2的当前转动为阻力，那么模拟重力的方向在计算过程中为数值“-1”；如果模拟重力的方向对待测电机2的当前转动为动力，那么模拟重力的方向在计算过程中为数值“+1”。

进一步地，微控制单元121具体可以根据设定摩擦系数和待测电机的当前转速计算摩擦力等效力矩。示例性的，可以将设定摩擦系数和待测电机的当前转速相乘得到摩擦力等效力矩。

进一步地，微控制单元121具体可以根据重力等效力矩和摩擦力等效力矩计算外力等效力矩。示例性的，可以将重力等效力矩和摩擦力等效力矩相加得到外力等效力矩。

其中，数字模拟转换单元122，用于将外力等效力矩转化为等效电压。

在本实施例中，还增加了数据处理设备15，数据处理设备15分别与转速测量部件14、模拟外力控制信号产生装置12和待测电机驱动器11相连，接收模拟外力控制信号产生装置12发送的模拟外力控制信号、转速测量部件14发送的待测电机2的当前转速以及待测电机驱动器11发送的待测电机2的驱动信号。数据处理设备15具体用于根据待测电机2的当前转速、模拟外力控制信号和待测电机2的驱动信号，判断待测电机2是否工作正常。

举例而言，数据处理设备15首先根据待测电机2的驱动信号确定待测电机2的正常转速范围，然后根据模拟外力控制信号先判断该模拟外力控制信号对应的外力等效力矩是否在待测电机2的外力承受范围以内，如果模拟外力控制信号对应的外力等效力矩在待测电机2的外力承受范围以内，则继续判断待测电机2的当前转速是否在之前确定的待测电机2的正常转速范围以内；如果模拟外力控制信号对应的外力等效力矩不在待测电机2的外力承受范围以内，则报错，同时还可以显示“外力超范围”等提醒文字；若待测电机2的当前转速在之前确定的待测电机2的正常转速范围以内，则判断待测电机2对重力和摩擦力的补偿能力合格，并可以显示相应文字进行提示；若待测电机2的当前转速不在之前确定的待测电机2的正常转速范围以内，则判断待测电机2对重力和摩擦力的补偿能力合格，并可以显示相应文字进行提示。

本发明实施例二提供了一种电机的工况模拟系统1，将模拟外力输出装置13具体化为负载电机131和负载电机驱动器132，将模拟外力控制信号产生装置12具体化为：包括微控制单元121和数字模拟转换单元122，优化增加了转速测量部件14，并将转速测量部件14优化为转矩传感器，同时还优化增加了数据处理设备15。该系统解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了根据通过模拟外力控制信号产生装置12获取的模拟外力控制参数和转矩传感器测量得到的待测电机2的当前转速计算外力等效力矩，对待测电机2的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟，同时，还可以通过数据处理设备判断待测电机2的重力和摩擦力的补偿能力是否合格。

实施例三

图5是本发明实施例三提供的一种电机的工况模拟系统1的结构图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将转速测量部件14优化为转速传感器。

相应地，将转速测量部件14的输入端与负载电机131，和/或待测电机2相连，优化为：转速传感器14的输入端与负载电机131，或待测电机2相连。

相应地，将负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴相连，优化为：负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴通过联轴器相连。

在本实施例中，用于获取待测电机2的当前转速的转速测量部件14为转速传感器，而非转矩传感器，因此，负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴的连接方式在本实施例中与实施例二中有所不同。如图5所示，负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴通过一个联轴器相连。

在本实施例中，转速传感器具体用于测量待测电机2的当前转速，由于负载电机131的输出轴与待测电机2的输出轴相连，因此，转速传感器安装在负载电机131或安装在待测电机2上均可测量待测电机2的当前转速，如图5所示，在本实施例中，转速传感器安装在负载电机131上。

在本实施例中，转速传感器同样将测量得到的待测电机2的当前转速发送至模拟外力控制信号产生装置12和数据处理设备15。

在本实施例中，待测电机驱动器11、负载电机131、负载电机驱动器132、数据处理设备15、模拟外力控制信号产生装置12以及模拟外力控制信号产生装置12中的微控制单元121和数字模拟转换单元122各自的连接方式和工作原理均与实施例二相同，在次不再进行重复说明。

本发明实施例三提供了一种电机的工况模拟系统1，将转速测量部件14优化为转速传感器。该系统解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了根据通过模拟外力控制信号产生装置12获取的模拟外力控制参数和转速传感器测量得到的待测电机2的当前转速计算外力等效力矩，对待测电机2的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟，同时，还可以通过数据处理设备15判断待测电机2的重力和摩擦力的补偿能力是否合格。

实施例四

图6是本发明实施例四提供的一种电机的工况模拟方法的流程图。本实施例中电机的工况模拟方法，应用于本发明实施例所述的电机的工况模拟系统中，具体包括：

410、获取模拟外力控制参数。

在本实施例中，模拟外力控制参数具体是指摩擦力控制参数、和/或重力控制参数，具体而言，模拟外力控制参数具体可以是所需模拟的重力数值和摩擦力数值，或是用于计算所需模拟的重力和摩擦力的参数等。

其中，用于计算所需模拟的重力的参数具体可以是模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度等；用于计算所需模拟的重力的参数具体可以是设定摩擦系数和待测电机的当前转速数据等。

420、根据模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，以使模拟外力输出装置根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的待测电机的工况进行模拟。

在本实施例中，在获取模拟外力控制参数之后，会根据模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号，并将该模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置。模拟外力输出装置接收模拟外力控制信号之后，会依据该模拟外力控制信号工作，生成与模拟外力控制信号匹配的外力施加于待测电机之上。其中，模拟外力控制信号典型的可以是电压信号等。

在本实施例中，待测电机应将工作模式设定为转矩模式。

进一步地，如果用于计算所需模拟的重力的参数包括有待测电机的当前转速数据，那么，在模拟外力输出装置第一次将与模拟外力控制信号匹配的外力施加于待测电机之上之后，如果待测电机的转速发生变化(当然这里指的是依据待测电机的工作参数，待测电机的输出转速在正常范围内的变化，如果待测电机的转速发生异常变化，那么将会停止测试。)，那么相应地根据待测电机的转速得到的模拟外力控制信号会发生变化，那么此时模拟外力输出装置所生成外力也会发生变化，即模拟外力输出装置施加与待测电机的力也会发生变化，由此可见，模拟外力控制参数→模拟外力控制信号→模拟外力→待测电机的当前转速→模拟外力控制参数是一个循环变化的过程。

本发明实施例四提供了一种电机的工况模拟方法，该方法首先获取模拟外力控制参数，然后根据模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，以使模拟外力输出装置根据模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的待测电机的工况进行模拟，解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了对伺服电机的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟。

实施例五

图7是本发明实施例五提供的一种电机的工况模拟方法的流程图。本实施例以上述实施例为基础进行优化，在本实施例中，将获取模拟外力控制参数，优化为：通过转速传感器或转矩传感器获取所述待测电机的转速数据，，并将转速数据作为一个摩擦力控制参数，同时获取用户输入的其他模拟外力控制参数。

相应地，将根据模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，优化为：根据转速数据和用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置。

进一步地，将用户输入的其他模拟外力控制参数优化为：模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下。

相应地，将根据转速数据和用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，优化为：根据模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度计算重力等效力矩；根据设定摩擦系数和转速数据计算摩擦力等效力矩；根据重力等效力矩和摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将外力等效力矩对应的等效电压发送至模拟外力输出装置中的负载电机驱动器。

相应的，本实施例的方法具体包括：

510、通过转速传感器或转矩传感器获取所述待测电机的转速数据，并将转速数据作为一个摩擦力控制参数，同时获取用户输入的模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度。

在本实施例中，模拟外力控制参数是通过两种方式获取的，其一，通过转速传感器或转矩传感器获取待测电机的转速数据；其二，通过用户输入获取其模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，并在获取转速数据之后，将其作为一个摩擦力控制参数。

其中，待测电机的转速数据具体是指待测电机的当前转速等数据。其中，模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下。其中，设定重力加速度典型的可以是9.8等。另外，不同的待测电机应对应有不同的设定摩擦系数。

520、根据模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度计算重力等效力矩。

示例性的，可以通过将模拟负载的质量、模拟重力的方向和设定重力加速度相乘得到重力等效力矩。这里需要说明的是，如果模拟重力的方向对待测电机2的当前转动为阻力，那么模拟重力的方向在计算过程中为数值“-1”；如果模拟重力的方向对待测电机2的当前转动为动力，那么模拟重力的方向在计算过程中为数值“+1”。

530、根据设定摩擦系数和转速数据计算摩擦力等效力矩。

示例性的，可以将设定摩擦系数和转速数据相乘得到摩擦力等效力矩。

540、根据重力等效力矩和摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将外力等效力矩对应的等效电压发送至模拟外力输出装置中的负载电机驱动器，以使负载电机驱动器根据等效电压，控制负载电机生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的待测电机的工况进行模拟。

示例性的，可以将重力等效力矩和摩擦力等效力矩相加得到外力等效力矩。

在本实施例中，模拟外力控制信号具体为与计算得到的外力等效力矩对应的等效电压。

本发明实施例五提供了一种电机的工况模拟方法，具体化了模拟外力控制参数的获取方法，具体化了模拟外力控制参数，还具体化了模拟外力控制信号的生成方法。该方法解决了现有的电机的工况模拟系统中，重力模拟装置和摩擦力模拟装置精度较低，且不能实现对重力和摩擦力进行连续调整的技术缺陷，实现了对伺服电机的重力和摩擦力工况进行连续且精确的模拟。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (10)

1.一种电机的工况模拟系统，其特征在于，包括：待测电机驱动器、模拟外力控制信号产生装置以及模拟外力输出装置；

所述待测电机驱动器，与待测电机的驱动信号输入端相连，用于驱动所述待测电机工作；

所述模拟外力控制信号产生装置，与所述模拟外力输出装置相连，用于获取模拟外力控制参数，并根据所述模拟外力控制参数，生成模拟外力控制信号发送至所述模拟外力输出装置，所述模拟外力控制参数包括：摩擦力控制参数，和/或重力控制参数；

所述模拟外力输出装置，与所述待测电机的输出轴相连，用于根据所述模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于所述待测电机之上，以实现对工作中的所述待测电机的工况进行模拟；

其中，所述模拟外力输出装置包括：负载电机和负载电机驱动器，所述负载电机驱动器的供电输出端和控制信号输出端分别与所述负载电机的供电输入端和控制信号输入端相连，所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，所述负载电机驱动器与所述模拟外力控制信号产生装置相连；

所述模拟外力控制信号产生装置具体用于：获取模拟外力控制参数，根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器；

所述负载电机驱动器用于，将接收到的模拟外力控制信号产生装置发送的与外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机，以使所述负载电机输出的转矩与所述外力等效力矩相等，并作用于所述待测电机的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括：转速测量部件，所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，所述转速测量部件的输出端与所述模拟外力控制信号产生装置相连；

所述转速测量部件，用于测量所述负载电机或所述待测电机的转速，并将测量得到的转速数据发送至所述模拟外力控制信号产生装置；

所述模拟外力控制信号产生装置具体用于：获取所述转速测量部件测量的转速数据，并将所述转速数据作为一个所述摩擦力控制参数。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，还包括：数据处理设备，所述数据处理设备分别与所述转速测量部件、所述模拟外力控制信号产生装置和所述待测电机驱动器相连；

所述模拟外力控制信号产生装置，还用于将所述模拟外力控制信号发送至所述数据处理设备；

所述转速测量部件，还用于将所述转速数据发送至所述数据处理设备；

所述待测电机驱动器，还用于将用于驱动所述待测电机的驱动信号发送至所述数据处理设备；

所述数据处理设备，用于根据所述转速数据、所述模拟外力控制信号和所述待测电机的驱动信号，判断所述待测电机是否工作正常。

4.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述转速测量部件为转速传感器；

所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，包括：

所述转速传感器的输入端与所述负载电机，或所述待测电机相连；

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，包括：

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴通过联轴器相连。

5.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述转速测量部件为转矩传感器；

所述转速测量部件的输入端与所述负载电机，和/或所述待测电机相连，包括：

所述转矩传感器的第一连接端和第二连接端分别与所述负载电机的输出轴和所述待测电机的输出轴相连；

所述负载电机的输出轴与所述待测电机的输出轴相连，包括：

所述负载电机的输出轴通过第一联轴器与所述转矩传感器的第一连接端相连，同时所述待测电机的输出轴通过第二联轴器与所述转矩传感器的第二连接端相连。

6.根据权利要求2或3所述的系统，其特征在于，所述模拟外力控制参数包括：模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，所述模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下；

所述获取模拟外力控制参数，根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器，包括：

获取所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向、所述设定摩擦系数、所述设定重力加速度和所述转速数据；

根据所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向和所述设定重力加速度计算重力等效力矩；

根据所述设定摩擦系数和所述转速数据计算摩擦力等效力矩；

根据所述重力等效力矩和所述摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机驱动器。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述模拟外力控制信号产生装置包括：微控制单元和数字模拟转换单元；

所述微控制单元，用于根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩；

所述数字模拟转换单元，用于将所述外力等效力矩转化为所述等效电压。

8.一种电机的工况模拟方法，应用于如权利要求1-7中任一项所述的电机的工况模拟系统中，其特征在于，包括：

获取模拟外力控制参数；

根据所述模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，以使所述模拟外力输出装置根据所述模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，以实现对工作中的所述待测电机的工况进行模拟，其中，所述模拟外力控制参数包括：摩擦力控制参数，和/或重力控制参数；

所述根据所述模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，以使所述模拟外力输出装置根据所述模拟外力控制信号，生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上，包括：根据所述模拟外力控制参数计算外力等效力矩，并将与所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述模拟外力输出装置中的负载电机驱动器，以使所述负载电机驱动器根据等效电压，控制所述拟外力输出装置中的负载电机生成匹配的模拟外力施加于待测电机之上；

所述负载电机驱动器用于，将接收到的模拟外力控制信号产生装置发送的与外力等效力矩对应的等效电压发送至所述负载电机，以使所述负载电机输出的转矩与所述外力等效力矩相等，并作用于所述待测电机的输出轴上。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述获取模拟外力控制参数，包括：

通过转速传感器或转矩传感器获取所述待测电机的转速数据，并将所述转速数据作为一个摩擦力控制参数，同时获取用户输入的其他模拟外力控制参数；

所述根据所述模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，包括：

根据所述转速数据和所述用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述用户输入的其他模拟外力控制参数包括：

模拟负载的质量、模拟重力的方向、设定摩擦系数和设定重力加速度，其中，所述模拟重力的方向为竖直向上或竖直向下；

所述根据所述转速数据和所述用户输入的其他模拟外力控制参数生成模拟外力控制信号发送至模拟外力输出装置，包括：

根据所述模拟负载的质量、所述模拟重力的方向和所述设定重力加速度计算重力等效力矩；

根据所述设定摩擦系数和所述转速数据计算摩擦力等效力矩；

根据所述重力等效力矩和所述摩擦力等效力矩计算外力等效力矩，并将所述外力等效力矩对应的等效电压发送至所述模拟外力输出装置中的负载电机驱动器。

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