[发明专利]一种振动输出力跟随控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种振动输出力跟随控制装置，其特征在于，包括机械本体模块、交流伺服电机驱动模块和控制模块；

所述的机械本体模块包括：直线运动模组、联轴器、加速度传感器、接近传感器和电荷放大器；所述的联轴器和接近传感器均与直线运动模组相连接，所述的加速度传感器和直线运动模组的工作台相连接，所述的电荷放大器和加速度传感器相连接；

交流伺服电机驱动模块包括：交流伺服电机和交流伺服电机驱动器；所述的交流伺服电机驱动器用于驱动交流伺服电机；

控制模块包括：控制器、耦合器、增量编码器接口端子模块、数字量输入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块；所述的控制器、耦合器、增量编码器接口端子模块、数字量输入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块依次相连接；

所述电荷放大器和交流伺服电机驱动模块均与控制模块相连接，所述的联轴器和直线运动模组均与交流伺服电机驱动模块相连接；

所述交流伺服电机驱动器驱动交流伺服电机旋转，所述交流伺服电机通过联轴器带动直线运动模组的工作台运动，振动信号由加速度传感器测得；所述电荷放大器将加速度传感器测得的振动信号转换为模拟量电压信号，由模拟量输入模块采集后输送至控制器；所述控制器运行控制算法得到控制量，由模拟量输出模块输出，并控制交流伺服电机驱动模块，进而实现直线运动模组工作台的期望运动；

所述的交流伺服电机的位置信号由交流伺服电机自带的编码器反馈，反馈信号被增量编码器接口端子模块采集后输送至控制器；所述的数字量输入模块采集接近传感器的限位信号并输送至控制器。

2.根据权利要求1所述的振动输出力跟随控制装置，其特征在于，所述机械本体模块还包括支撑台架，所述支撑台架的制作材料为60×60的铝型材，所述支撑台架的尺寸为600×320×200mm；所述直线运动模组的底座与支撑台架由螺栓连接；

交流伺服电机通过联轴器来驱动直线运动模组的工作台运动，直线运动模组固定连接在支撑台架上；

质量块固定在工作台上，加速度传感器和质量块固定连接，所述加速度传感器用于检测工作台和质量块在振动方向上的加速度信号；

所述接近传感器具有第一PNP型接近传感器、第二PNP型接近传感器和第三PNP型接近传感器，第一PNP型接近传感器通过连接块固定于直线运动模组的左侧，第二PNP型接近传感器通过连接块固定于直线运动模组的左侧，第三PNP型接近传感器通过连接块固定于直线运动模组的左侧，第一PNP型接近传感器作为原点传感器，第二PNP型接近传感器作为左极限传感器，第三PNP型接近传感器作为右极限传感器。

3.根据权利要求1所述的振动输出力跟随控制装置，其特征在于，所述交流伺服电机驱动模块还包括，交流伺服电机驱动器工作在力矩模式，按照获得模拟量电压信号控制交流伺服电机的输出力矩，并输出交流伺服电机的光电编码器当前值；所述的控制器为安装有德国倍福的实时控制软件TwinCAT的PC机，通过耦合器控制增量编码器接口端子模块、数字量输入模块、模拟量输入模块和模拟量输出模块，最小采样周期为50微秒。

4.根据权利要求1所述的振动输出力跟随控制装置，其特征在于，所述控制模块用于对检测到的振动输出力跟随控制装置的位移和振动信号做出相应的处理；处理的所述位移和振动信号包括：输入加速度传感器信号、输入增量式编码器信号、输入数字量信号和输出交流伺服电机输出力矩控制信号；

所述的输入加速度传感器信号：单通道电荷放大器将压电式加速度传感器输出的电荷信号转换为与之对应的±10v模拟量电压信号，由模拟量输入模块A/D转换后输入主控计算机；

所述的输入增量式编码器信号：交流伺服电机的增量编码器信号经过伺服驱动器处理后，输出A+/A-、B+/B-和Z+/Z-三相差动脉冲信号，由增量编码器接口端子模块计数后输入主控计算机；

所述的数字量信号输入：作为直线运动模组的原点、左极限、和右极限信号的三个PNP型接近传感器信号，由数字量输入模块输入主控计算机；

所述的输出交流伺服电机输出力矩控制信号：模拟量输出模块D/A转换后产生-10～+10V的控制电压信号，控制交流伺服电机的输出力矩。