壓電送料器自感知送料速度控制研究.pdf

1、壓電振動(dòng)送料器具有體積小、噪音小、尤其是低能耗等優(yōu)點(diǎn)，在自動(dòng)化生產(chǎn)線上使用廣泛。但是送料過程中隨著物料質(zhì)量的變化送料速度會(huì)發(fā)生較大的變化，造成送料速度不穩(wěn)定、送料不均勻等缺點(diǎn)，因此需要提取反映送料速度的反饋控制信號(hào)穩(wěn)定送料速度，而利用外部傳感器提取信號(hào)會(huì)改變壓電振動(dòng)送料器原有結(jié)構(gòu)。壓電材料具有自感知能力，利用該能力提取能夠反映送料速度相關(guān)信息的采樣電壓信號(hào)可以不破壞壓電振動(dòng)送料器原有結(jié)構(gòu)。
　　本文利用壓電材料的雙向可逆壓電效應(yīng)，

2、在不改變壓電振動(dòng)送料器原有結(jié)構(gòu)前提下，從壓電執(zhí)行器自身提取送料速度信息，實(shí)現(xiàn)閉環(huán)調(diào)速控制。
　　本文首先依據(jù)第三類壓電方程推導(dǎo)了觀測(cè)模型，該模型共有兩個(gè)輸入量，一個(gè)為驅(qū)動(dòng)電壓Vin，另一個(gè)為反映壓電振子工作電流的采樣電壓Vout，Vout通過在壓電振子上端串入采樣電阻獲得;觀測(cè)模型輸出量分別為送料速度v和反映物料質(zhì)量的載荷F。在觀測(cè)模型中還引入了恒定應(yīng)力項(xiàng)，用來代表送料器本體結(jié)構(gòu)給壓電執(zhí)行器施加的初始應(yīng)力。由于不同型號(hào)的壓電振動(dòng)送

3、料器工作在各自的諧振頻率附近，針對(duì)本文實(shí)驗(yàn)用的壓電振動(dòng)送料器諧振頻率帶，利用該模型進(jìn)一步推導(dǎo)了送料速度v與驅(qū)動(dòng)電壓增量△Vin和采樣電壓Vout的關(guān)系，該算法中只有兩個(gè)需要辨識(shí)的參數(shù)。通過測(cè)量在不同驅(qū)動(dòng)電壓下、物料重量變化時(shí)的送料速度，進(jìn)行參數(shù)辨識(shí)，確定控制算法的參數(shù)。
　　根據(jù)觀測(cè)模型完成整臺(tái)控制器的搭建，其中硬件部分包括用于采集采樣電壓Vout的信號(hào)反饋電路、驅(qū)動(dòng)壓電振子工作的逆變電路以及基于dsPIC單片機(jī)的控制系統(tǒng)電路;軟