基于虛擬儀器技術(shù)的步進(jìn)電機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)
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虛擬儀器的實(shí)質(zhì)是對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化處理，具體分為在線處理和事后處理兩部分。在線數(shù)據(jù)處理主要包括運(yùn)算量較小的電流、電壓以及脈沖的時(shí)域分析。對(duì)于系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)對(duì)對(duì)應(yīng)信號(hào)的計(jì)數(shù)得到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的步數(shù)、驅(qū)動(dòng)板提供的電壓周期數(shù)、脈沖控制器發(fā)出的脈沖數(shù)；對(duì)于電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)通過(guò)測(cè)量電流的頻率得到電機(jī)的速度曲線，對(duì)此進(jìn)行微分得到電機(jī)的加速度曲線，通過(guò)對(duì)電流進(jìn)行數(shù)值積分得到電機(jī)的功率曲線。
另一方面對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行較為詳細(xì)的時(shí)域分析以提供系統(tǒng)分析的時(shí)域特征值。使用Peak Detector進(jìn)行信號(hào)的波峰檢測(cè)得到每個(gè)周期內(nèi)最高點(diǎn)的數(shù)值、位置等數(shù)據(jù)，以此為基礎(chǔ)作出電機(jī)的特征曲線。電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)特征曲線近似為一條水平直線，運(yùn)轉(zhuǎn)異常時(shí)則會(huì)產(chǎn)生平移和起伏，其均值和方差都有較為顯著的變化。使用Pulse Parameters進(jìn)行信號(hào)的參數(shù)檢測(cè)，得到信號(hào)的超調(diào)量、上升時(shí)間等參數(shù)，這些參數(shù)描述了電流波形的細(xì)節(jié)信息。因此選取了電流信號(hào)的超調(diào)量和幅值之比、上升時(shí)間和頻率之比以及特征曲線的均值和方差作為系統(tǒng)狀態(tài)分析的3組時(shí)域特征值。
事后數(shù)據(jù)處理主要包括電流、電壓的頻域分析。對(duì)于步進(jìn)電機(jī)系統(tǒng)的檢測(cè)，一個(gè)較為重要的應(yīng)用是識(shí)別出正常信號(hào)中夾帶的短暫反?，F(xiàn)象并展示其成分，為了克服傅里葉變換沒(méi)有時(shí)間分辨率的缺陷，采用了對(duì)異常信號(hào)段進(jìn)行短時(shí)傅里葉變換的分析方法。信號(hào)
對(duì)于在線檢測(cè)及故障診斷系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，除了選取適當(dāng)?shù)男盘?hào)處理算法提取有效的特征值之外，更為重要的一點(diǎn)是對(duì)被測(cè)系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)的歸納和分類，給出各特征值的典型值作為系統(tǒng)狀態(tài)的判別條件。以下是在瑞士ARSAPE公司的微型兩相永磁式步進(jìn)電機(jī)1020上測(cè)得的典型值，其驅(qū)動(dòng)方式為采用A3966SLB驅(qū)動(dòng)模塊的兩相單四拍驅(qū)動(dòng)。
基于虛擬儀器技術(shù)開(kāi)發(fā)的步進(jìn)電機(jī)檢測(cè)系統(tǒng)，在發(fā)生故障時(shí)針對(duì)故障單元進(jìn)行的診斷提高了系統(tǒng)的維護(hù)效率，大大縮短了故障恢復(fù)時(shí)間。
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評(píng)論