压电送料器自感知送料速度控制研究

发布时间：2018-04-08 14:16

  本文选题：压电振动送料器　切入点：速度控制　出处：《大连理工大学》2013年硕士论文

【摘要】：压电振动送料器具有体积小、噪音小、尤其是低能耗等优点,在自动化生产线上使用广泛。但是送料过程中随着物料质量的变化送料速度会发生较大的变化,造成送料速度不稳定、送料不均匀等缺点,因此需要提取反映送料速度的反馈控制信号稳定送料速度,而利用外部传感器提取信号会改变压电振动送料器原有结构。压电材料具有自感知能力,利用该能力提取能够反映送料速度相关信息的采样电压信号可以不破坏压电振动送料器原有结构。本文利用压电材料的双向可逆压电效应,在不改变压电振动送料器原有结构前提下,从压电执行器自身提取送料速度信息,实现闭环调速控制。 本文首先依据第三类压电方程推导了观测模型,该模型共有两个输入量,一个为驱动电压Vin。,另一个为反映压电振子工作电流的采样电压Vout， Vout通过在压电振子上端串入采样电阻获得；观测模型输出量分别为送料速度v和反映物料质量的载荷F。在观测模型中还引入了恒定应力项,用来代表送料器本体结构给压电执行器施加的初始应力。由于不同型号的压电振动送料器工作在各自的谐振频率附近,针对本文实验用的压电振动送料器谐振频率带,利用该模型进一步推导了送料速度v与驱动电压增量△Vin和采样电压Vout的关系,该算法中只有两个需要辨识的参数。通过测量在不同驱动电压下、物料重量变化时的送料速度,进行参数辨识,确定控制算法的参数。 根据观测模型完成整台控制器的搭建,其中硬件部分包括用于采集采样电压Vout的信号反馈电路、驱动压电振子工作的逆变电路以及基于dsPIC单片机的控制系统电路；软件部分包括经系统辨识后得到的控制算法、SPWM波生成程序、全桥逆变控制程序、ADC采样程序、机交互界面程序。 本文最后对一个额定承重0.5公斤的压电送料器进行了调速控制实验,结果表明本文的自感知调速算法可以有效调整、平稳压电振动送料速度,并且可以实时计算出物料重量,对于压电振动送料器的自动化管理有着重要应用价值。
[Abstract]:The piezoelectric vibrating feeder has the advantages of small volume , small noise , especially low energy consumption and the like , and is widely used in an automatic production line .

In this paper , the observation model is derived from the third class of piezoelectric equations . The model has two input quantities , one is the drive voltage Vin . The other is the sampling voltage Vout reflecting the working current of the piezoelectric vibrator , and Vout is obtained by the serial - in sampling resistor at the upper end of the piezoelectric vibrator ;
A constant stress term is introduced in the observation model to represent the initial stress applied by the structure of the feeder body to the piezoelectric actuator . Because the piezoelectric vibration feeders of different models work in the vicinity of their respective resonant frequencies , the relationship between the feeding speed v and the driving voltage increment 鈻，

本文编号：1721976