卿湘運(yùn), 陸 聰

(1.華東理工大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院,上海 200237;2.上海安規(guī)機(jī)電設(shè)備有限公司,上海 201612)

0 引 言

據(jù)統(tǒng)計(jì),至2021年全球工業(yè)機(jī)器人運(yùn)營庫存已接近350萬臺(tái),中國工業(yè)機(jī)器人累計(jì)運(yùn)營庫存數(shù)量為115萬臺(tái)。盡管受全球疫情影響,2021年中國工業(yè)機(jī)器人全年累計(jì)產(chǎn)量仍達(dá)到36.6萬臺(tái),新增裝機(jī)量達(dá)21萬臺(tái)。工信部《十四五機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》提出我國到2025年機(jī)器人產(chǎn)業(yè)營業(yè)收入年均增長超過25%,到2035年我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)綜合實(shí)力達(dá)到國際領(lǐng)先水平。作為工業(yè)機(jī)器人的核心部件,伺服系統(tǒng)是影響工業(yè)機(jī)器人工作性能的主要因素。工業(yè)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)具有響應(yīng)迅速、起動(dòng)轉(zhuǎn)矩慣量比大、調(diào)速范圍寬、伺服電機(jī)體積小、軸向尺寸短,能頻繁的正反向以及加減速運(yùn)行等特點(diǎn),特別在機(jī)器人仿生關(guān)節(jié)和機(jī)械手臂領(lǐng)域,新型多自由度電機(jī)具有控制精度和效率明顯提高、體積和質(zhì)量大幅度減小等特點(diǎn)[1],對(duì)于任何一種新型號(hào)機(jī)器人伺服系統(tǒng)來說這些性能指標(biāo)的測試都是一項(xiàng)基礎(chǔ)工作。設(shè)計(jì)新型實(shí)用的伺服系統(tǒng)性能測試和分析平臺(tái),不僅能為標(biāo)準(zhǔn)化國產(chǎn)交流伺服系統(tǒng)提供參考意見,還能為其伺服系統(tǒng)生成廠家提供測試和分析的具體手段[2]。

目前已有一些基于對(duì)拖式測功機(jī)的伺服系統(tǒng)性能測試或變速器測試的方案設(shè)計(jì),文獻(xiàn)[3]設(shè)計(jì)了基于西門子可編程控制器(PLC)S7-300和Sinamics S120系列變頻器的三相異步電機(jī)型式加載系統(tǒng),提出的方案在某知名電機(jī)廠得以應(yīng)用;文獻(xiàn)[4]設(shè)計(jì)了基于西門子1215C型PLC的超聲電機(jī)測試系統(tǒng),完成超聲電機(jī)機(jī)械特性測試、自動(dòng)加減載測試、帶負(fù)載啟動(dòng)特性測試和手動(dòng)測試。文獻(xiàn)[5-8]給出了基于西門子可編程控制器S7-1200和S120系列變頻器的伺服電機(jī)及系統(tǒng)特性性能測試設(shè)計(jì),介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路與軟硬件結(jié)構(gòu),所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)已投入實(shí)際檢測應(yīng)用;文獻(xiàn)[9]利用Visual Studio 2019開發(fā)環(huán)境中的C#編程語言開發(fā)了電機(jī)綜合測試系統(tǒng)采集分析軟件;文獻(xiàn)[10]介紹了基于S120變頻器的汽車變速器加載試驗(yàn)臺(tái)的系統(tǒng)原理和設(shè)計(jì)過程。文獻(xiàn)[11]基于西門子S120變頻器的叉車門架動(dòng)態(tài)加載系統(tǒng),使用伺服電機(jī)加減速機(jī)和鏈輪鏈條的方式進(jìn)行叉車門架動(dòng)態(tài)閉環(huán)PID加載?？梢钥闯?對(duì)于具有高控制精度和短響應(yīng)時(shí)間要求的高性能測功機(jī)加載系統(tǒng),考慮到系統(tǒng)長期運(yùn)行的穩(wěn)定性,目前電機(jī)性能測試加載系統(tǒng)一般采用西門子S120變頻器。

本文主要介紹基于西門子S7-1500 PLC和S120系列變頻器的機(jī)器人用伺服系統(tǒng)性能測試對(duì)拖式測功機(jī)中加載系統(tǒng)的設(shè)計(jì),并在西門子新一代軟件開發(fā)框架TIA博途軟件中編程實(shí)現(xiàn)了加載系統(tǒng)的軟件開發(fā)。加載系統(tǒng)主要為被測伺服電機(jī)轉(zhuǎn)軸上提供連續(xù)變化或突變的轉(zhuǎn)矩負(fù)載,同時(shí)為了滿足相關(guān)交流伺服系統(tǒng)性能測試的國家標(biāo)準(zhǔn)和機(jī)械行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求,加載系統(tǒng)也以速度控制和位置控制的方式拖動(dòng)被測電機(jī)完成相關(guān)性能指標(biāo)測試。本文在給出了測功機(jī)平臺(tái)及S120驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)硬件組態(tài)與配置的基礎(chǔ)上,進(jìn)一步對(duì)加載系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制進(jìn)行了研究,在開發(fā)的產(chǎn)品中進(jìn)行了測試與長時(shí)間運(yùn)行驗(yàn)證。

1 機(jī)器人用伺服系統(tǒng)性能測試系統(tǒng)

服務(wù)于機(jī)器人用伺服系統(tǒng)性能測試的測功機(jī)平臺(tái)示意圖如圖1所示。為了可靠測試伺服系統(tǒng)在高速和低速運(yùn)行時(shí)的性能,設(shè)計(jì)了高速和低速兩個(gè)臺(tái)架,高速臺(tái)架加載電機(jī)為新一代西門子1PH8系列交流異步電機(jī),低速臺(tái)架為西門子SFM系列永磁同步伺服電機(jī),低速臺(tái)架配有減速器。電參數(shù)測量裝置由橫河功率分析儀構(gòu)成,能夠獲得被測電機(jī)的電壓、電流、功率因數(shù)、輸入和輸出功率等參數(shù)。溫度測量裝置在負(fù)載和溫升及過載等試驗(yàn)時(shí)記錄溫度參數(shù),Ksitler轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器及其儀表記錄實(shí)際作用在被試電機(jī)軸上的各種轉(zhuǎn)矩上,其值應(yīng)跟蹤加載系統(tǒng)給定轉(zhuǎn)矩值。由于被測伺服系統(tǒng)轉(zhuǎn)速高,加載轉(zhuǎn)矩大,對(duì)被測電機(jī)、轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速傳感器和加載電機(jī)之間的機(jī)械連接需要有足夠的同軸度和機(jī)械穩(wěn)定性[12],所以系統(tǒng)配有激光對(duì)中儀,以便在伺服系統(tǒng)測試前進(jìn)行聯(lián)軸器對(duì)中。

圖1 測試系統(tǒng)原理圖

選用西門子S7-1500系列PLC作為加載系統(tǒng)的核心控制器,工業(yè)控制計(jì)算機(jī)即上位機(jī)根據(jù)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)性能測試要求發(fā)送各種工藝命令如定轉(zhuǎn)速控制、閉環(huán)定轉(zhuǎn)矩加載和閉環(huán)定輸入輸出功率加載等給PLC,PLC根據(jù)接收的工藝命令設(shè)計(jì)控制算法,下發(fā)命令給加載系統(tǒng)S120伺服驅(qū)動(dòng)器,驅(qū)動(dòng)加載電機(jī)運(yùn)行完成各項(xiàng)性能測試。PLC也將加載系統(tǒng)的運(yùn)行數(shù)據(jù)、故障和報(bào)警狀態(tài)信息等通過以太網(wǎng)返回給上位機(jī)。上位機(jī)同時(shí)根據(jù)測試需求從所連接的傳感器自動(dòng)采集試驗(yàn)數(shù)據(jù),根據(jù)試驗(yàn)要求處理和保存數(shù)據(jù),繪制曲線并生成相關(guān)試驗(yàn)報(bào)告。測試系統(tǒng)現(xiàn)場如圖2所示。由于這種測試框架在目前的測功機(jī)中較常采用,所以本文主要介紹加載系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。

圖2 測試系統(tǒng)現(xiàn)場圖

2 基于西門子S7-1500 PLC和S120變頻器的加載系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本加載系統(tǒng)硬件部分由以下幾個(gè)部分構(gòu)成:

(1) S7-1500 CPU模塊與點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信模塊。本系統(tǒng)采用西門子新一代SIMATIC PLC產(chǎn)品1513-1 PN,CPU模塊響應(yīng)時(shí)間短[13],位指令執(zhí)行時(shí)間最短只需1 ns,集成運(yùn)動(dòng)控制功能、標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)接口和PROFINET接口等,可以使用LAD、STL和SCL等編程語言,因此能夠方便地實(shí)現(xiàn)較復(fù)雜的控制算法。本系統(tǒng)PLC、驅(qū)動(dòng)控制單元與上位機(jī)之間的通信如圖3所示。除了采用MODBUS TCP/IP協(xié)議與上位機(jī)通信用以發(fā)送驅(qū)動(dòng)器運(yùn)行信息之外,還配置一塊點(diǎn)對(duì)點(diǎn)(P2P)通信模塊,使用RS232協(xié)議接收上位機(jī)的工藝命令和用于閉環(huán)調(diào)節(jié)的轉(zhuǎn)矩傳感器數(shù)據(jù)。PLC通過PRIFINET IO實(shí)現(xiàn)與驅(qū)動(dòng)控制單元的實(shí)時(shí)通信。

圖3 測試系統(tǒng)通信圖

(2) 驅(qū)動(dòng)控制單元。本系統(tǒng)采用CU320-2 PN作為系統(tǒng)的多個(gè)單軸電機(jī)模塊的控制單元,其與整流模塊單元、單軸電機(jī)模塊、伺服電機(jī)以及編碼器的組態(tài)如圖4所示,使用DRIVE-CLiQ布線。驅(qū)動(dòng)控制單元提供驅(qū)動(dòng)功能和工藝功能,驅(qū)動(dòng)器的閉環(huán)控制都在此單元中實(shí)現(xiàn),負(fù)責(zé)所有驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速控制、轉(zhuǎn)矩控制以及位置伺服控制[14]。在本系統(tǒng)中,高速臺(tái)架加載系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制,低速臺(tái)架還要實(shí)現(xiàn)位置控制功能。

圖4 驅(qū)動(dòng)單元組態(tài)

(3) 電源模塊。本系統(tǒng)采用書本型非調(diào)節(jié)型回饋整流單元SLM,將交流整流為直流,且將兩個(gè)單機(jī)電機(jī)模塊即逆變單元連接到該整流模塊的直流母線上,加載電機(jī)在加載試驗(yàn)時(shí)工作于回饋制動(dòng)狀態(tài),其能量通過直流母線回饋到電網(wǎng)。

(4) 電機(jī)模塊。兩個(gè)單機(jī)電機(jī)模塊分別為1PH8交流異步電機(jī)和SFM永磁同步伺服電機(jī)的功率單元,由整流模塊的直流母線供電,通過DRIVE-CLiQ與驅(qū)動(dòng)控制單元相連。

(5) 加載電機(jī)與編碼器。為實(shí)現(xiàn)高精度的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與位置閉環(huán)控制,所選用的西門子電機(jī)均配套編碼器,即圖4中的E。編碼器也通過DRIVE-CLiQ與對(duì)應(yīng)的電機(jī)模塊相連。

3 基于西門子PLC和S120變頻器的加載系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

上位機(jī)根據(jù)機(jī)器人用伺服系統(tǒng)測試要求向PLC發(fā)送轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和位置控制工藝命令,如定速度加載、快速定轉(zhuǎn)矩加載、閉環(huán)定轉(zhuǎn)矩加載、閉環(huán)定輸入輸出功率加載與位置控制等。PLC根據(jù)接收到的工藝指令與工藝參數(shù),結(jié)合上位機(jī)傳送的傳感器數(shù)據(jù),將每道工藝用西門子的函數(shù)(FC)實(shí)現(xiàn),各函數(shù)對(duì)驅(qū)動(dòng)控制單元發(fā)送控制指令和在線修改驅(qū)動(dòng)單元參數(shù)。系統(tǒng)組態(tài)、軟件編程和電機(jī)調(diào)試均在西門子TIA博途軟件中實(shí)現(xiàn)。TIA博途軟件采用新型、統(tǒng)一的軟件框架,為全集成自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)提供了統(tǒng)一的工程平臺(tái)[15]。本系統(tǒng)PLC編程中用到的函數(shù)(FC)與函數(shù)塊(FB)大部分用結(jié)構(gòu)化編程語言SCL實(shí)現(xiàn),便于實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)學(xué)計(jì)算與控制邏輯,組織塊(OB)則用傳統(tǒng)的梯形圖(LAD)實(shí)現(xiàn)。每道工藝含六個(gè)狀態(tài),其狀態(tài)流程圖如圖5所示。首先對(duì)將要執(zhí)行的工藝計(jì)算初始參數(shù),如加減速斜率和加載轉(zhuǎn)矩步長等;然后給驅(qū)動(dòng)單元上電,如為加載運(yùn)行進(jìn)行閉環(huán)控制,將轉(zhuǎn)矩傳感器上轉(zhuǎn)矩值調(diào)節(jié)至0轉(zhuǎn)矩附近,在接到運(yùn)行指令后驅(qū)動(dòng)單元開始運(yùn)行,在運(yùn)行中收到新的工藝指令則修改工藝參數(shù)繼續(xù)運(yùn)行。如果需暫停,則驅(qū)動(dòng)器暫停,但保持工藝參數(shù)不變,等待繼續(xù)運(yùn)行指令,工藝執(zhí)行完畢則退出此工藝,并清除所有工藝參數(shù)。

圖5 加載系統(tǒng)狀態(tài)流程圖

下面介紹軟件編程中幾個(gè)重要的注意事項(xiàng)。

(1) PLC與電源模塊和電機(jī)模塊的通信報(bào)文。選用合適的報(bào)文便于PLC發(fā)送控制字并讀取驅(qū)動(dòng)單元狀態(tài)字,同時(shí)由于TIA博途軟件中包含面向SINAMCS變頻控制的驅(qū)動(dòng)功能塊,因此電源模塊選用370報(bào)文,便于使用SINA_INFEED功能塊。高速臺(tái)架的電機(jī)模塊選用352報(bào)文,此報(bào)文可向PLC返回西門子電機(jī)轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、報(bào)警和故障的信息,將接收?qǐng)?bào)文中的兩個(gè)保留字設(shè)為轉(zhuǎn)矩設(shè)定值,然后S7-1500調(diào)用系統(tǒng)功能塊“DPRT_DAT”讀取高速臺(tái)架電機(jī)模塊數(shù)據(jù),調(diào)用系統(tǒng)功能塊“DPWR_DAT”將數(shù)據(jù)寫入此電機(jī)模塊。低速臺(tái)架的電機(jī)模塊因要實(shí)現(xiàn)位置功能,故選用111報(bào)文,便于使用SINA_POS功能塊。由于111報(bào)文主要面向位置控制,而低速臺(tái)架也要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速/轉(zhuǎn)矩控制功能,因此需要擴(kuò)充此報(bào)文。驅(qū)動(dòng)單元接收PLC指令的報(bào)文擴(kuò)充4個(gè)字,其中兩個(gè)字為轉(zhuǎn)速設(shè)定值,另兩個(gè)字為轉(zhuǎn)矩設(shè)定值,驅(qū)動(dòng)單元向PLC發(fā)送信息的報(bào)文擴(kuò)充2個(gè)字,分別為轉(zhuǎn)速實(shí)際值和轉(zhuǎn)矩實(shí)際值。通過此報(bào)文選取和擴(kuò)充設(shè)計(jì),既能滿足本系統(tǒng)的功能要求,又能最大程度地利用TIA中的功能塊。

(2) 通過BICO技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩與位置控制模式的切換及轉(zhuǎn)矩設(shè)定。S120中的BICO互聯(lián)技術(shù)可以對(duì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備功能進(jìn)行控制,從而滿足各種應(yīng)用的要求。因此,在高速臺(tái)架中,轉(zhuǎn)速控制與轉(zhuǎn)矩控制模式的切換通過改變命令參數(shù)P1501來實(shí)現(xiàn),將P1501與r2090.8進(jìn)行BICO互聯(lián),而r2090.8對(duì)應(yīng)352報(bào)文中控制字的STW1.8位,因此通過PLC在線修改STW1.8位的值,即可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制模式的切換。S120中的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值為命令參數(shù)P1503,此參數(shù)與352接收?qǐng)?bào)文中的轉(zhuǎn)矩設(shè)定值進(jìn)行BICO互聯(lián),即可在線設(shè)定轉(zhuǎn)矩值。

對(duì)于低速臺(tái)架要實(shí)現(xiàn)三個(gè)模式之間的切換更為復(fù)雜。本系統(tǒng)將111報(bào)文中的STW1.12位(r2090.12)與命令參數(shù)P2550互聯(lián),實(shí)現(xiàn)位置控制激活;STW1.14(r2090.14)與命令參數(shù)P1142互聯(lián),實(shí)現(xiàn)速度控制激活;STW1.15(r2090.15)與命令參數(shù)P1501互聯(lián),實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩控制切換。位置控制模式與速度控制模式切換需要屏蔽一些位置控制參數(shù),防止驅(qū)動(dòng)報(bào)故障信息。轉(zhuǎn)速設(shè)定命令參數(shù)P1155和轉(zhuǎn)矩設(shè)定命令參數(shù)P1503則通過BICO與驅(qū)動(dòng)單元接受報(bào)文擴(kuò)充字互聯(lián),驅(qū)動(dòng)單元報(bào)文發(fā)送擴(kuò)充字則與轉(zhuǎn)速實(shí)際值和轉(zhuǎn)矩實(shí)際值互聯(lián)。同時(shí)需要適當(dāng)修改SINA_POS功能塊源代碼,實(shí)現(xiàn)三個(gè)控制模式之間的切換。

(3) S120參數(shù)的在線修改。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),通過驅(qū)動(dòng)功能庫中的SINA_PARA_S功能塊在線修改S120驅(qū)動(dòng)單元的加減速時(shí)間、最大轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩上下限值。

(4) 捕捉再啟動(dòng)。在進(jìn)行性能測試時(shí),被測電機(jī)經(jīng)常先運(yùn)行,處于旋轉(zhuǎn)狀態(tài),加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)單元在上電后,通過設(shè)定參數(shù)P1200來激活“捕捉再啟動(dòng)”功能,將加載系統(tǒng)逆變單元自行切換到正在旋轉(zhuǎn)的加載電機(jī)上,可以避免整個(gè)測試裝置在初始加載時(shí)發(fā)生劇烈抖動(dòng)。

除了以上事項(xiàng),軟件編程最核心的任務(wù)是轉(zhuǎn)矩加載閉環(huán)控制。西門子驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)內(nèi)部計(jì)算的轉(zhuǎn)矩值經(jīng)過閉環(huán)調(diào)節(jié)跟蹤加載系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩給定值,而轉(zhuǎn)矩傳感器測得的真實(shí)轉(zhuǎn)矩值與此給定值常存在偏差,因此需要設(shè)計(jì)閉環(huán)控制算法。其反饋為轉(zhuǎn)矩傳感器的測量值,使得此測量值快速跟蹤上位機(jī)的轉(zhuǎn)矩給定值,消除穩(wěn)態(tài)誤差。

4 加載閉環(huán)控制

4.1 加載閉環(huán)控制建模

如前所述,加載閉環(huán)控制系統(tǒng)的轉(zhuǎn)矩反饋值應(yīng)為轉(zhuǎn)矩傳感器測量值,而不是驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩值。由于驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部控制算法的詳細(xì)模型很難得到,因此用一個(gè)一階慣性系統(tǒng)對(duì)驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部的轉(zhuǎn)矩控制進(jìn)行建模,其慣性時(shí)間常數(shù)τ1設(shè)為PLC發(fā)送轉(zhuǎn)矩控制指令至轉(zhuǎn)矩穩(wěn)定輸出的時(shí)間,約為0.03 s。驅(qū)動(dòng)單元內(nèi)部計(jì)算得到的轉(zhuǎn)矩值與轉(zhuǎn)矩傳感器測量值的偏差作為轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng),主要為摩擦轉(zhuǎn)矩[16],包括電機(jī)本身的空載轉(zhuǎn)矩和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)矩等,因此需要一個(gè)積分環(huán)節(jié)來消除穩(wěn)態(tài)誤差。同時(shí),加載測試時(shí)一般要求轉(zhuǎn)矩超調(diào)值要盡可能小,有些測試場景甚至不允許出現(xiàn)轉(zhuǎn)矩超調(diào),因此本設(shè)計(jì)使用轉(zhuǎn)矩微分負(fù)反饋控制方法,在階躍轉(zhuǎn)矩給定時(shí),能有效減少轉(zhuǎn)矩輸出超調(diào)量。

圖6 加載閉環(huán)控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖

4.2 試驗(yàn)結(jié)果

首先使用Simulink對(duì)轉(zhuǎn)矩閉環(huán)控制系統(tǒng)進(jìn)行建模仿真,以檢驗(yàn)建模和控制算法的可行性。當(dāng)給定轉(zhuǎn)矩值從0.5 N·m以步長1 N·m增至4.5 N·m,轉(zhuǎn)矩?cái)_動(dòng)設(shè)為給定值的10%時(shí),其仿真結(jié)果如圖7所示,轉(zhuǎn)矩?zé)o超調(diào),且能實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩?zé)o靜差,轉(zhuǎn)矩上升時(shí)間很短。結(jié)果表明,使用轉(zhuǎn)矩PI調(diào)節(jié)器能消除轉(zhuǎn)矩穩(wěn)態(tài)誤差,加入轉(zhuǎn)矩微分負(fù)反饋能抑制突加轉(zhuǎn)矩時(shí)的轉(zhuǎn)矩超調(diào)。圖8是實(shí)際運(yùn)行結(jié)果,其加載方式與模擬加載一致,轉(zhuǎn)矩給定階躍變化時(shí)轉(zhuǎn)矩超調(diào)量很小,其后加載運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)矩能穩(wěn)定在給定值。

圖7 加載閉環(huán)控制系統(tǒng)模擬結(jié)果

圖8 實(shí)際加載閉環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)行結(jié)果

5 結(jié) 語

所設(shè)計(jì)的加載系統(tǒng)已在上海某機(jī)器人伺服電機(jī)性能測試中心運(yùn)行三年多,經(jīng)過大量在線調(diào)試和整定參數(shù)工作,該系統(tǒng)已為許多主流機(jī)器人用伺服系統(tǒng)廠商進(jìn)行了實(shí)際檢測應(yīng)用。按照國家標(biāo)準(zhǔn)《交流伺服系統(tǒng)通用技術(shù)條件》、《永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)通用技術(shù)條件》和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等進(jìn)行溫升測試、過載試驗(yàn)、負(fù)載試驗(yàn),T-N曲線測試、轉(zhuǎn)速波動(dòng)、轉(zhuǎn)矩波動(dòng)、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩變化的時(shí)間響應(yīng)等測試,各項(xiàng)測試性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)目標(biāo)。并與電機(jī)廠家自有的性能測試平臺(tái)進(jìn)行比較,在抑制轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)和轉(zhuǎn)矩超調(diào)方面性能表現(xiàn)更優(yōu)。詳細(xì)的加載性能量化指標(biāo),如轉(zhuǎn)矩控制精度和響應(yīng)時(shí)間等,依賴于加載轉(zhuǎn)矩給定值和電機(jī)運(yùn)行速度等,此伺服電機(jī)性能測試中心也展開了類似文獻(xiàn)所述測試新能源汽車電機(jī)性能的測試項(xiàng)目[17],記錄和分析了測試結(jié)果,均滿足要求。現(xiàn)正改進(jìn)系統(tǒng),采用倍福TwinCAT3平臺(tái)與西門子S120變頻器實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)采集與通信的高性能伺服系統(tǒng)性能測試加載系統(tǒng)。