ATA-68020功率放大器在超聲電機溫漂補償實驗中的應用

　　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"參數庫；通過長時間閉環實驗，從頻率動態跟蹤、轉速穩定、效率功率穩定及溫升抑制維度，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協議解碼板卡。

　　實驗過程：先搭建溫漂補償閉環實驗平臺，整合電流采集模塊、NI控制箱為核心的控制系統、FPGA+DDS的驅動器及測量設備，明確信號與數據流向；再做轉速-頻率標定，固定電壓，30~150rpm間以10rpm設參考點，開環實驗記錄轉速達標時的頻率，建參數庫；最后閉環實驗，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200s監測頻率、轉速等參數。

圖1閉環實驗系統框圖

圖2實驗平臺實物圖

　　實驗結果：

　　1、驅動頻率10s內定位到合適頻率并趨于穩定，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長時間動態跟蹤。

　　2、閉環電流經短暫波動后趨于穩定，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℃，遠低于開環實驗溫升。

　　4、轉子轉速2s內升至150rpm指令轉速以上，200s內穩定在152rpm左右，穩速精度達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定而維持在22.6%附近。

　　6、輸入功率前面10s升至16W后下降，最終穩定在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變化曲線

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