實驗名稱：超聲電機溫漂補償控制方法實驗驗證

研究方向：超聲電機溫漂補償閉環(huán)實驗平臺搭建、轉速-頻率標定實驗、溫漂補償效果的實驗驗證

實驗目的：驗證“基于極值搜索算法定位電流極小值的頻率跟蹤方法”對超聲電機溫漂的補償有效性，具體為：搭建整合電流采集、控制、驅動模塊的溫漂補償閉環(huán)實驗平臺；完成轉速-頻率標定以建立“轉速指令-初始驅動頻率”參數(shù)庫；通過長時間閉環(huán)實驗，從頻率動態(tài)跟蹤、轉速穩(wěn)定、效率功率穩(wěn)定及溫升抑制維度，驗證該方法對溫漂的補償效果。

測試設備：NI控制器、模擬信號采集板卡、上位機、HIOKI功率計、超聲電機、旋轉編碼器、遲滯測功機、ATA-68020功率放大器、多功能I/O模塊板卡、電流采集模塊、FPGA+DAC模塊、TIENDAT22協(xié)議解碼板卡。

實驗過程：先搭建溫漂補償閉環(huán)實驗平臺，整合電流采集模塊、NI控制箱為核心的控制系統(tǒng)、FPGA+DDS的驅動器及測量設備，明確信號與數(shù)據(jù)流向；再做轉速-頻率標定，固定電壓，30~150rpm間以10rpm設參考點，開環(huán)實驗記錄轉速達標時的頻率，建參數(shù)庫；最后閉環(huán)實驗，固定電壓130Vrms、扭矩0.125Nm，輸入150rpm指令調用初始頻率，驅動電機后實時采集電流，經算法算頻率調整值反饋至FPGA，持續(xù)200s監(jiān)測頻率、轉速等參數(shù)。

圖1閉環(huán)實驗系統(tǒng)框圖

圖2實驗平臺實物圖

實驗結果：

1、驅動頻率10s內定位到最優(yōu)頻率并趨于穩(wěn)定，200s內受溫漂影響從41.38kHz緩慢降至41.34kHz，極值搜索算法可實現(xiàn)長時間動態(tài)跟蹤。

2、閉環(huán)電流經短暫波動后趨于穩(wěn)定，隨電機長時間運行因溫漂特性緩慢增加。

3、電機機體溫升顯著抑制，200s內僅上升2.4℃，遠低于開環(huán)實驗溫升。

4、轉子轉速2s內升至150rpm指令轉速以上，200s內穩(wěn)定在152rpm左右，穩(wěn)速精度達2.67%。

5、驅動效率初始較低，后升至23.4%，最終因轉速和輸入功率穩(wěn)定而維持在22.6%附近。

6、輸入功率前10s升至16W后下降，最終穩(wěn)定在15.2W左右，長時間運行僅緩慢增加。

圖3超聲電機溫漂補償下各項性能參數(shù)變化曲線

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審核編輯 黃宇