伺服驱动器的工作模式与伺服驱动器的测试方法

个关键元件温度与最大温升如下表2-6所示，最高温升26.8度，完全满足设计要求。（单位为摄氏度）

　　性能测试方法

　　1、力矩响应测试

　　测试方法：把被测目标电机和电机轴固定装置（径向可旋转，也可以固定，类似于机床常用的分度头）稳固的固定在实验台上，并且保证电机轴和固定装置中心同心，把电机轴用固定装置固定，如图3-1所示。伺服使能，旋转固定装置，使U相电流最大，U相电流可以反映力矩大小。在阶跃的力矩指令输入条件下，U相电流的建立时间即可反映力矩响应时间。

　　观测方法：用示波器观测，观察时间轴设置为1ms，电流上升时间即为力矩响应时间。

　　实验步骤：

　　（1）力矩指令为30％额定模拟量转矩，固定装置不固定，伺服ON，验证驱动器带电机在力矩环下能正常运行，确保电机轴转了一圈以上。

　　（2）伺服OFF，分度头固定电机轴，电流钳夹在驱动器输出的U相上，用示波器观测U相电流的大小，伺服ON，旋转固定装置调节电机轴位置，同时观测示波器上显示U相电流的变化，当U相电流最大的时候，停止旋转分度头，伺服OFF，锁住固定装置。

　　（3）模拟量力矩指令调节到50％额定转矩，示波器设置为上升沿触发，伺服ON大概1秒钟后伺服OFF，示波器上俘获到响应电流波形和力矩波形，示波器不能有滤波，保存实验波形，并做好记录。再重复做本实验5次，共保存3次相同条件下的电流响应波形。

　　（4）模拟量力矩指令调节到100％额定转矩，重复步骤3。

　　本例中力矩环响应时间小于4毫秒。

　　2、速度响应测试

　　速度带宽测试方法：调整伺服驱动器参数使电机空载响应性能最佳，将最大转速限制在3000RPM，电流设定为电机额定电流。用函数信号发生器发一个频率按照正弦规律变化的脉冲信号，逐渐加大输入信号正弦变化的频率，当电机堵转时正弦变化的频率定义为伺服驱动器速度响应频率，速度带宽测试平台结构示意图如图3-2所示。

　　加速性能测试方法：采用阶跃响应的测试方法，本例中就是直接给一个2500转的转速，用示波器观察电机里电流波形。如图3-3所示，本例中整个加速到稳定的时间小于30ms。

　　3、定位精度与重复定位精度测试

　　伺服驱动器控制交流永磁同步伺服电机最终定位点和目标值的静态误差称为定位精度。重复定位精度是在相同转速和加减速条件下电机旋转一定角度，连续得到结果的偏差程度。

　　重复定位精度测试方法：自制脉冲发生器分别以三种不同的频率发送脉冲给伺服驱动器。脉冲数为30000。控制伺服电机正转10转，然后反转10转，观察定位位置与起始位置之间的误差以及每次定位位置的差异，并记录三组数据。然后控制伺服电机正转10转，然后反转20转，再记录三组数据。

　　位置偏差检测：如图3-4所示，将激光笔固定于电机轴上，每次运行停止时，记录测试墙面光点的位置，记录其误差。

　　测试实验分如下两步做：

　　1） 测试脉冲的发送频率定为500hz，发生周期为3s，即每隔3s发送1500个脉冲，此时伺服驱动器的电子齿轮比为100/3；则正转10转，然后反转10转停止（经过电子齿轮变速后电机每转1圈需要，10000个脉冲，电机会每隔3秒转半圈），电机轴与墙面直接的距离是3m，激光笔投射到墙面上的最大偏差为2mm，经过多次测试其结果一致。利用三角函数关系可以算出偏差角度，再以360°对应300脉冲，计算结果是定位精度小于1个脉冲。即伺服电机定位精度为1个脉冲，满足设计要求。

　　2） 测试脉冲的发送频率定为500hz，发生周期为3s，即每隔3s发送1500个脉冲，此时伺服驱动器的电子齿轮比为100/3；则正转10转，然后反转20转停止，电机轴与墙面直接的距离是3m，激光笔投射到墙面上的最大偏差也为2mm，经过多次测试其结果一致。计算结果是定位精度小于1个脉冲。即伺服电机重复定位精度为1个脉冲，满足设计要求。

　　总结

　　回顾国内对伺服技术的研究已经很接近国外水平，但这些研究成果多停留在理论层面，没有产品化。国产伺服驱动器的发展由于起步晚，还停留在对可靠性、抗干扰性考量的层面，对性能的研究才逐步成为国产伺服驱动器开发厂家的课题。随着电子器件的发展、电子加工技术的发展，以及国产伺服厂家的成长，相信可靠性更高、性能更优良、功能更强大的伺服驱动产品会出现。