[发明专利]直线电动式中低频激振装置的伺服控制方法及控制装置

说明书

本发明公开了直线电动式中低频激振装置的伺服控制方法及控制装置，集成了多电机组合并驱伺服控制功能、全数字总线通信功能以及静支撑气缸压力控制功能，可实现一种以直线电机驱动方式下的中低频激振装置系统的伺服控制；采用了速度同步控制、位置差动抑制控制及主从电机力跟随控制方法，实现了四电机或双电机的振动速度严格同步；引入的静支撑气缸恒压控制，可达到运动部件及产品自重的效果，使得直线电机输出动态力更对称，以达到高精度振动控制中的波形失真度指标优良；采用基于EtherCAT总线通信协议的通用总线接口，由控制器与多套电机驱动器组成控制环网，实现了多路信号包括力、电流、速度、位移及加速度等的高速实时传输以及实施监测。

技术领域

本发明涉及自动控制技术领域，尤其涉及一种直线电动式中低频激振装置的伺服控制方法及控制装置。

背景技术

中低频振动试验台广泛应用于各类产品的车辆、高铁、海洋、机载运输环境模拟试验，各类车辆测试中的道路模拟试验，水利、岩土、建筑及大型生命线工程中的地震模拟试验，以及各类产品的动态疲劳加载测试试验等，该类试验台在产品或试件的中低频振动检测领域应用十分广泛，中低频振动试验技术的发展趋势是由单轴向多轴、单点向多点激励发展、从传统的粗糙近似控制到精细化控制逐步发展，在中低频振动测试试验领域，传统的振动加载装置主要为电动振动台和液压振动台，但液压振动台自身也存在着比较明显的缺点，包括控制精度差、控制稳定性较差、能耗大、油源噪声高以及易油污、占地面积大等。

中低频振动试验台广泛应用于各类产品的车辆、高铁、海洋、机载运输环境模拟试验，各类车辆测试中的道路模拟试验，水利、岩土、建筑及大型生命线工程中的地震模拟试验，以及各类产品的动态疲劳加载测试试验等，该类试验台在产品或试件的中低频振动检测领域应用十分广泛。

中低频振动试验技术的发展趋势是由单轴向多轴、单点向多点激励发展、从传统的粗糙近似控制到精细化控制逐步发展。在中低频振动测试试验领域，传统的振动加载装置主要为电动振动台和液压振动台。

电动振动台包括其衍生产品，如电磁式振动台和电磁激振器等。目前该类试验台已经成为了标准化成熟产品，如美国Ling公司、日本IMV及美国I-DEAS均是专业的振动台制造厂商，其生产的电动振动台具有推力大(最大可达35t推力)，谐波失真度小、频率特性好，激振频宽大等优势，已经广泛应用于各类产品的振动测试试验领域。电动振动台的劣势是受工作原理限制，其频率下限只能到5Hz，振动位移不超过±55mm，同时由于电动振动台自身体积大质量大，静支撑能力弱，不易于组合形成多点多自由度加载类激振系统。

液压振动台具有推力大、位移大、体积小，结构牢固可靠，抗横向负荷能力强，以及具备动静加载能力等优势特点，可以实现0.5Hz～120Hz(高端产品可达200Hz)频宽振动加载，主要应用于道路运输、海态及机载运输模拟试验台。同时，通过其同类产品(电液伺服作动器)的多种组合，可以形成形式多样的stewart或MAST并联机构的六自由度运动仿真平台或摇摆台，大型双水平向或三向地震模拟振动台，多通道道路模拟试验台以及多通道协调加载系统等大型非标振动试验加载类设备，广泛应用于道路运输/海态/机载环境模拟，抗震工程研究，车辆道路模拟测试试验以及力学试验等领域。但液压振动台自身也存在着比较明显的缺点，包括控制精度差、控制稳定性较差、能耗大、油源噪声高以及易油污、占地面积大等。随着试验技术的发展，在中小型试验台方面液压台逐步被电动式激振装置(电动缸)所代替。

随着振动试验技术以及直线电机驱动技术的不断发展。目前，高性能直线电机单位面积下的推力不断增大，使得采用直线电机组合并驱形成的中低频激振装置成为可能。而经市场调研，无论是非标定制产品还是成熟标准的国内外均无直线电动式中低频激振装置相关产品推出。

因此，需要提出一种直线电动式中低频激振装置的伺服控制方法及控制装置来解决上述问题。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题设计了一种直线电动式中低频激振装置的伺服控制方法及控制装置。