超声波电机瞬态特性测试装置及其控制系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种超声波电机瞬态特性测试装置及其控制系统，该装置包括基座和设于其上的超声波电机，超声波电机一侧输出轴与光电编码器连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载连接，飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器连接，光电编码器、力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。该控制系统由自回归神经网络辨识器RNNI和自回归神经网络控制器RNNC组成，RNNI完成对超声波电机在不同控制变量、飞轮惯性负载下输入输出特性的辨识，RNNC根据辨识结果实现对超声波电机的速度/位置/力矩控制输出，以确定不同负载、不同控制变量下的控制动态特性。该装置及其控制系统不仅测试准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。
【专利说明】超声波电机瞬态特性测试装置及其控制系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电机瞬态特性测试【技术领域】，特别是一种超声波电机瞬态特性测试装置及其控制系统。
【背景技术】
[0002]现有的超声波电机瞬态特性测试，大都使用超声波电机与外接磁滞测功机进行负载调整，主要着眼于位置/速度的动态特性测试上，对力矩的动态特性测试较少涉及。由于超声波电机的输出功率较小，磁滞测功机的输出功率较大，使得磁滞测功机基本运行在其非线性部分，且整个测试装置庞大，电机难以获得较好的瞬态特性测试性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供一种超声波电机瞬态特性测试装置及其控制系统，该装置及其控制系统不仅测试准确度高，而且结构简单、紧凑，使用效果好。
[0004]为实现上述目的，本发明的技术方案是:一种超声波电机瞬态特性测试装置，包括基座和设于基座上的超声波电机，所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，所述光电编码器的信号输出端、所述力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。
[0005]进一步的，所述控制系统包括超声波电机驱动控制电路，所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路，所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接，所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接，以驱动所述驱动芯片电路，所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接。
[0006]进一步的，所述联轴器为弹性联轴器。
[0007]进一步的，所述超声波电机、光电编码器、力矩传感器分别经超声波电机固定支架、光电编码器固定支架、力矩传感器固定支架固定于所述基座上。
[0008]本发明还提供了一种上述超声波电机瞬态特性测试装置的控制系统，由自回归神经网络辨识器(RNNI)和自回归神经网络控制器(RNNC)组成；
所述自回归神经网络辨识器由输入层、隐含层和输出层三层网络组成；所述自回归神经网络辨识器的输入层有s个节点，s为不小于4的偶数，所述自回归神经网络辨识器的输入层的输入信号为:
彻=I 哪 /5?(υ) 腿 m1 (I)
其中 I满=u(k)，I2(k) = Uik-T) , W)=u(k-Si2+\)，L,riJk) = y(k-1),Lj-1ih) = y{k-si2+l) , Lj{k) = y(k-si2) , u(k)为是时刻所述自回归神经网络控制器的输出，a汸-1)为1-1时刻所述自回归神经网络控制器的输出，a(*-s/2 +:l)为k-si2 + \时刻所述自回归神经网络控制器的输出，7沐-1)为t-1时刻光电编码器或力矩传感器的输出，S / 2 +1)为s / 2 + 1时刻光电编码器或力矩传感器的输出，舜-Si 2)为免-s/ 2时刻光电编码器或力矩传感器的输出；
所述自回归神经网络辨识器的输入层的输出信号句(Ar)为:
ΦΜ =伽J 二 β (2)
所述自回归神经网络辨识器的隐含层有P个节点，所述自回归神经网络辨识器的隐含层的输入信号#沐)为:
【权利要求】
1.一种超声波电机瞬态特性测试装置，包括基座和设于基座上的超声波电机，其特征在于:所述超声波电机一侧输出轴与光电编码器相连接，另一侧输出轴与飞轮惯性负载相连接，所述飞轮惯性负载的输出轴经联轴器与力矩传感器相连接，所述光电编码器的信号输出端、所述力矩传感器的信号输出端分别接至控制系统。
2.根据权利要求1所述的超声波电机瞬态特性测试装置，其特征在于:所述控制系统包括超声波电机驱动控制电路，所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路，所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接，所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接，以驱动所述驱动芯片电路，所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接。
3.根据权利要求1所述的超声波电机瞬态特性测试装置，其特征在于:所述联轴器为弹性联轴器。
4.根据权利要求1所述的超声波电机瞬态特性测试装置，其特征在于:所述超声波电机、光电编码器、力矩传感器分别经超声波电机固定支架、光电编码器固定支架、力矩传感器固定支架固定于所述基座上。
5.一种如权利要求1所述的超声波电机瞬态特性测试装置的控制系统，其特征在于:由自回归神经网络辨识器和自回归神经网络控制器组成； 所述自回归神经网络辨识器由输入层、隐含层和输出层三层网络组成；所述自回归神经网络辨识器的输入层有s个节点，s为不小于4的偶数，所述自回归神经网络辨识器的输入层的输入信号为:
=I^(k)Ismi(k)L I5Jmmf (I)
其中 I\C-fc) = ^(Ar) , ^2(先)=~(.?") = 2^1^ — 3/ 2+1)， h+i(k')=少'(Λ — I),^-1(^=y(k-s/2+l) , ls(k) = y(k-sf2) , u(k)为,t时刻所述自回归神经网络控制器的输出，-1)为(k-?)时刻所述自回归神经网络控制器的输出，-s/ 2 +1)为Ot- s/ 2 +1)时刻所述自回归神经网络控制器的输出，为0-?时刻光电编码器或力矩传感器的输出，7(.t-s/2 + l)为(.t-s/2 + l)时刻光电编码器或力矩传感器的输出，为(k-sI2)时刻光电编码器或力矩传感器的输出； 所述自回归神经网络辨识器的输入层的输出信号句(Ar)为: Cf④= Ii1OtXi = IZL ,ε ⑵ 所述自回归神经网络辨识器的隐含层有P个节点，所述自回归神经网络辨识器的隐含层的输入信号#(.t)为: ?m = Σmofik) + (M)O](k-1),j = lZL ,p (3) 其中,/(A)表示自回归神经网络辨识器的输入层与隐含层之间的联接权重，<(*)表示自回归神经网络辨识器的隐含层节点自身的权重调整； 所述自回归神经网络辨识器的隐含层的输出信号为:
6.根据权利要求5所述的超声波电机瞬态特性测试装置的控制系统，其特征在于:所述自回归神经网络辨识器的权重调整规则为:
7.根据权利要求5所述的超声波电机瞬态特性测试装置的控制系统，其特征在于:所述自回归神经网络控制器的权重调整规则为:
8.根据权利要求5所述的超声波电机瞬态特性测试装置的控制系统，其特征在于:所述控制系统的硬件电路包括超声波电机驱动控制电路，所述超声波电机驱动控制电路包括控制芯片电路和驱动芯片电路，所述光电编码器的信号输出端与所述控制芯片电路的相应输入端相连接，所述控制芯片电路的输出端与所述驱动芯片电路的相应输入端相连接，以驱动所述驱动芯片电路，所述驱动芯片电路的驱动频率调节信号输出端和驱动半桥电路调节信号输出端分别与所述超声波电机的相应输入端相连接，所述自回归神经网络辨识器和自回归神经网络控制器设于所述控 制芯片电路中。
【文档编号】G01R31/34GK103513181SQ201310288488
【公开日】2014年1月15日 申请日期:2013年7月10日 优先权日:2013年7月10日
【发明者】傅平 申请人:闽江学院