壓電送料器自感知送料速度控制研究.pdf

1、壓電振動送料器具有體積小、噪音小、尤其是低能耗等優(yōu)點，在自動化生產(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，因此需要提取反映送料速度的反饋控制信號穩(wěn)定送料速度，而利用外部傳感器提取信號會改變壓電振動送料器原有結(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可以不破壞壓電振動送料器原有結(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)了觀測模型，該模型共有兩個輸入量，一個為驅(qū)動電壓Vin，另一個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。在觀測模型中還引入了恒定應(yīng)力項，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。由于不同型號的壓電振動送

3、料器工作在各自的諧振頻率附近，針對本文實驗用的壓電振動送料器諧振頻率帶，利用該模型進(jìn)一步推導(dǎo)了送料速度v與驅(qū)動電壓增量△Vin和采樣電壓Vout的關(guān)系，該算法中只有兩個需要辨識的參數(shù)。通過測量在不同驅(qū)動電壓下、物料重量變化時的送料速度，進(jìn)行參數(shù)辨識，確定控制算法的參數(shù)。
　　根據(jù)觀測模型完成整臺控制器的搭建，其中硬件部分包括用于采集采樣電壓Vout的信號反饋電路、驅(qū)動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