ATA-68020功率放大器在超声电机温漂补偿实验中的应用

实验名称：超声电机温漂补偿控制方法实验验证

研究方向：超声电机温漂补偿闭环实验平台搭建、转速-频率标定实验、温漂补偿效果的实验验证

实验目的：验证“基于极值搜索算法定位电流极小值的频率跟踪方法”对超声电机温漂的补偿有效性，具体为：搭建整合电流采集、控制、驱动模块的温漂补偿闭环实验平台；完成转速-频率标定以建立“转速指令-初始驱动频率”参数库；通过长时间闭环实验，从频率动态跟踪、转速稳定、效率功率稳定及温升抑制维度，验证该方法对温漂的补偿效果。

测试设备：NI控制器、模拟信号采集板卡、上位机、HIOKI功率计、超声电机、旋转编码器、迟滞测功机、ATA-68020功率放大器、多功能I/O模块板卡、电流采集模块、FPGA+DAC模块、TIENDAT22协议解码板卡。

实验过程：先搭建温漂补偿闭环实验平台，整合电流采集模块、NI控制箱为核心的控制系统、FPGA+DDS的驱动器及测量设备，明确信号与数据流向；再做转速-频率标定，固定电压，30~150rpm间以10rpm设参考点，开环实验记录转速达标时的频率，建参数库；最后闭环实验，固定电压130Vrms、扭矩0.125Nm，输入150rpm指令调用初始频率，驱动电机后实时采集电流，经算法算频率调整值反馈至FPGA，持续200s监测频率、转速等参数。

图1闭环实验系统框图

图2实验平台实物图

实验结果：

1、驱动频率10s内定位到最优频率并趋于稳定，200s内受温漂影响从41.38kHz缓慢降至41.34kHz，极值搜索算法可实现长时间动态跟踪。

2、闭环电流经短暂波动后趋于稳定，随电机长时间运行因温漂特性缓慢增加。

3、电机机体温升显著抑制，200s内仅上升2.4℃，远低于开环实验温升。

4、转子转速2s内升至150rpm指令转速以上，200s内稳定在152rpm左右，稳速精度达2.67%。

5、驱动效率初始较低，后升至23.4%，最终因转速和输入功率稳定而维持在22.6%附近。

6、输入功率前10s升至16W后下降，最终稳定在15.2W左右，长时间运行仅缓慢增加。

图3超声电机温漂补偿下各项性能参数变化曲线

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审核编辑 黄宇