一种测量伺服驱动器带宽的装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术的目的在于提供一种测量电机驱动器的带宽的装置，包括：微机械陀螺，微机械陀螺的敏感轴与电机的轴向相平行；信号发生器，用于向电机驱动器发送正弦波指令信号；信号接收器，用于接收微机械陀螺的反馈信号；以及运算器，用于将正弦波指令信号的振幅和相位与对应的反馈信号的振幅和相位作比较，求出带宽。本发明专利技术的目的在于提供一种使用上述测量电机驱动器的带宽的方法。

【技术实现步骤摘要】
一种测量伺服驱动器带宽的装置和方法
本专利技术涉及一种测量伺服驱动器带的装置和方法，尤其涉及一种借助微机械陀螺测量伺服驱动器带宽的装置和方法。
技术介绍
伺服驱动器的带宽对于伺服驱动器来说是一个重要的技术参数。生产商将向用户提供其销售的伺服驱动器的带宽数据。同时在研发过程中，带宽也是经常被测量的数据。根据AC伺服驱动器通用技术要求（JBT10184-2000），伺服驱动器带宽由以下定义。将一个正弦波的信号指令发给伺服驱动器，通过电机的编码器的返回的正弦波信号计算带宽。当返回的正弦波的振幅衰减为指令正弦波的振幅的0.707倍，相对应的返回正弦波的频率称为-3dB带宽。当返回正弦波的相位比指令正弦波的相位延迟90度时，相对应的返回正弦波的频率称为-90度相移带宽。现有技术中，通常在电机上连接编码器，利用编码器返回的反馈信号来计算伺服驱动器的带宽。一种常用的方法是运用频谱分析仪发出激励信号并接收反馈信号来测带宽。频谱分析仪是测各种装置中的频率响应的通用仪器。分析仪发出激励信号，然后接收反馈信号。通过以上两个信号，分析仪得到了伺服驱动器的反馈频率信息，其中，包括带宽信息。图1为一个现有的运用频谱分析仪的带宽测试装置的示意图。有些高端伺服驱动器自带频率反馈分析软件。高端伺服驱动器的PC调试界面通过电机驱动器对伺服电机发出激励信号并接收来自电机上编码器的反馈信号，自带的频响分析软件对反馈信号进行分析，计算出带宽。当然，还可用手动的方法，发出正弦激励信号并接收来自编码器的反馈信号，测出带宽。以上方法均借用电机上的编码器返回的反馈信号计算带宽。但是，编码器通常返回的反馈信号是位置信号，其转换为速度后，速度分辨率偏低。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种测量电机驱动器的带宽的装置，包括：微机械陀螺，微机械陀螺的敏感轴与电机的轴向相平行；信号发生器，用于向电机驱动器发送正弦波指令信号；信号接收器，用于接收微机械陀螺的反馈信号；以及运算器，用于将正弦波指令信号的振幅和相位与对应的反馈信号的振幅和相位作比较，求出带宽。本专利技术的目的在于提供一种使用上述测量电机驱动器的带宽的方法，包括：将正弦波指令信号发送给电机驱动器；接收陀螺发出的反馈信号；求出反馈信号的振幅和相位；比较指令信号的振幅和相位与对应的反馈信号的振幅和相位，求出带宽。从上述方案中可以看出，本专利技术的优点包括，但不仅限于：1.运用本专利技术的方法计算出的带宽精度高；2.本专利技术的方法所采用的装置尺寸小，安装方便，便于实现/使用；3.本专利技术的成本相对低。附图说明下面将通过参照附图详细描述本专利技术的优选实施例，使本领域的普通技术人员更清楚本专利技术的上述及其它特征和优点，附图中：图1为一个现有的运用频谱分析仪的带宽测试装置的示意图；图2为本专利技术的包括测量伺服驱动器带宽装置和被测装置的系统的一个实施例的示意图；图3为本专利技术的包括测量伺服驱动器带宽装置和被测装置的系统的另一个实施例的示意图；图4为微机械陀螺安装在电机轴上的一个示意图;图5为利用图2提供的系统测量伺服驱动器带宽的一种方法的流程图;图6为利用图3提供的装置测量伺服驱动器带宽的一种方法流程图;图7为利用图2提供的装置测量伺服驱动器带宽的另一种方法的流程图；图8为利用图3提供的装置测量伺服驱动器带宽的另一种方法流程图;图9为将正弦波叠加指令信号输给伺服驱动器的示意图；图10a为傅里叶变换后得到的各频率对应的反馈信号与指令信号的频率的差值；图10b为傅里叶变换后得到的各频率对应的反馈信号与指令信号的相位的差值。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本专利技术进一步详细说明。在各图中相同的标号表示相同的部分。请参见图2，图2为本专利技术的包括测量伺服驱动器带宽装置和被测装置的系统的一个实施例的示意图。本系统包括信号发生器11，信号接收器12，运算器13，伺服驱动器2，带有微机械陀螺4的伺服电机3，还可包括放大器和滤波器5和A/D转换器6。在本实施例中，发生器11，信号接收器12和运算器可均集成在CPU1中。其中，测量伺服驱动器带宽装置可包括信号发生器11，信号接收器12，运算器13，微机械陀螺4，还可包括放大器和滤波器5和A/D转换器6。被测装置可包括伺服驱动器2和伺服电机3。值得注意的是，发生器11，信号接收器12和运算器13并不一定以集成在CPU1的方式呈现，其可独立存在。此外，本装置并不局限于测量伺服驱动器的带宽，其还可以测量其他电机驱动器的带宽。本实施例中的微机械陀螺4发出的反馈信号为模拟信号。因为信号接收器12接收的是数字信号以及后续计算需要的是数字信号，所以，微机械陀螺4发出的反馈信号需经过A/D转换器6，从模拟信号变为数字信号，并将此信号传送给CPU中的信号接收器12。值得注意的是，本专利技术还可以采用发出数字信号的微机械陀螺4。如采用的微机械陀螺4发出的反馈信号为数字信号，本专利技术则不需包括A/D转换器6，如果不需要A/D转换器6，本专利技术也不包括放大器和滤波器5。如果本专利技术采用的微机械陀螺4发出的是模拟信号，并且，如果陀螺输出的信号范围正好适合A/D转换器6的输入范围，放大器和滤波器5也可不被包括。图3为本专利技术的包括测量伺服驱动器带宽装置和被测装置的系统的另一个实施例的示意图。因为图3中的微机械陀螺4发出的反馈信号是电子信号，所以不需要放大器和滤波器5和A/D转换器6。微机械陀螺4是一种惯性传感器，它只能感知并测量与它的敏感轴相平行的角速度。利用这个特性，本专利技术将微机械陀螺4装在电机轴末端的任何位置，但必须使得陀螺的敏感轴与被测角速度方向，即电机的轴向相平行。这样一来，微机械陀螺4便可测量电机轴的角速度。接下来请参见图4，图4为微机械陀螺安装在电机轴上的一个示意图。如图所示，微机械陀螺4可先集成到印制电路板42（printedcircuitboard，PCB），然后将印制电路板42贴在电机轴的末端。微机械陀螺4分很多种，有偏航陀螺、俯仰陀螺、横滚陀螺等，一般陀螺手册上都会给出一个外形图，在图上标注其敏感轴，因此将其焊在电路板上之后也就知道敏感轴方向了。我们以偏航速率陀螺为例，它一般以扁的芯片的形式存在，敏感轴就是垂直于这个扁的面，焊到电路板上之后，敏感轴就是垂直于印制电路板42的方向。（图4中Z轴所示）。因为微机械陀螺4的x，y轴不会对电机角速度的测量产生影响，因此安装微机械陀螺4时就非常方便，比如说，不用考虑x,y轴的对准。此外，微机械陀螺4的尺寸很小。以ADXRS620型号的微机械陀螺4为例，其为6.85mm*6.85mm。这也为安装微机械陀螺4提供了方便。微机械陀螺4的输出为一个与角速度成正比的信号。在本实施例中，其输出为模拟信号。其敏感度相对于现有的编码器来说要强。以ADXRS620型的偏航速率陀螺为例。其输出标度因数为6mv/degree/second。配上仪表运算放大器和12节A/D转换器，其分辨率很容易能达到0.1°/s。然后，对于常用的2500线编码器（一万个脉冲/周）来说，当电机转一周时，其会发出一万个脉冲。因此，在常用的采样时间1毫秒（ms）里，其速度分辨率为相比之下，ADXRS620型的偏航速率陀螺的分辨率0.1°/s要小得多。接下来，请结合图2和图5来介绍本本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种测量电机驱动器的带宽的装置，包括：微机械陀螺，所述微机械陀螺的敏感轴与所述电机的轴向相平行；信号发生器，用于向所述电机驱动器发送正弦波指令信号；信号接收器，用于接收所述微机械陀螺的反馈信号；以及运算器，用于将所述正弦波指令信号的振幅和相位与对应的反馈信号的振幅和相位作比较，求出带宽。

【技术特征摘要】
1.一种测量电机驱动器的带宽的装置，包括：微机械陀螺，所述微机械陀螺的敏感轴与所述电机的轴向相平行；信号发生器，用于向所述电机驱动器发送正弦波指令信号，所述正弦波指令信号包括一个由不同频率的正弦波叠加而成的指令信号；信号接收器，用于接收所述微机械陀螺的反馈信号；以及运算器，用于将所述正弦波指令信号的振幅和相位与对应的反馈信号的振幅和相位作比较，求出带宽；还包括：放大器和滤波器，所述放大器用于放大所述反馈信号，滤波器用于过滤所述反馈信号中的噪音；A/D转换器，用于将所述反馈信号从模拟信号转换成数字信号。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述信号发生器，信号接收器和运算器集成在一个电器元件中。3.一种使用如权利要求1或2所述的装置测量电机驱动器的带宽的方法，包括：将正弦波指令信号发送给所述电机驱动器，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王倩，邢建辉，卓越，李浩，付俊华，唐伟龙，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：