快速控制原型RCP与硬件在环HIL案例—— 压电尺蠖电机控制
压电驱控RMC-250A,主要技术指标如下:
- 输出 3 路-240~+240V 的驱动电压;
- 采集光栅尺信号(增量式光栅尺/BiSSC 绝对式光栅尺);
- 输出最小周期为 50μs 的驱动波形;
- 支持 激光干涉仪AutoCube IDS3010 的高速HSSL接口信号采集,实现0.001纳米分辨率、100KHz位置刷新率 闭环带宽;
- 支持 MATLAB /Simulink的实时 RCP/HIL 在线仿真。
压电尺蠖电机MW系列,主要技术指标如下:
- 行程10mm,定制可达数十mm;
- 开环分辨率0.025nm;
- 集成式直接测量线性光栅尺,分辨率为5nm;
- 断电自锁;推力50N,可定制推力高至300N;
- 模块化组合安装。
一、实验目的
本实验旨在通过 “锐云威科技-RMC250A驱控” 的硬件在线仿真功能,系统性地开展压电尺蠖电机驱动波形参数的调整与优化实验。具体目的包括:
- 筛选与评估驱动波形参数
研究不同波形形式、频率及脉冲个数对尺蠖电机动态响应与运动性能的影响,筛选出适用于目标工况的核心参数组合。
- 确定控制策略与实现方法
建立 “基于RCP/HIL的实时波形生成与闭环控制” 方法,实现驱动波形参数的精确、在线可调。
- 优化关键性能参数
以运动精度、响应速度、稳定性等为核心指标,系统优化驱动波形的关键参数,保障电机实际运行的有效性与可靠性。
- 验证系统集成性能
在RCP/HIL环境中,模拟真实负载与边界条件,对优化后的驱动控制方案进行综合验证,为物理样机实现提供可靠参数与策略依据。
二、实验条件
压电控制器 RMC-250A,示波器,上位机与相关软件,压电尺蠖电机RM42.4
三、实验过程
实验架构示意图
本实验连接示意图如上,实验步骤如下:
- 波形生成与参数设定
在上位机软件(例如simulink)中,设定尺蠖电机的驱动波形参数,由实时仿真器生成对应的初始控制信号。
- 驱动与动作执行
经内部放大后的驱动信号输出至尺蠖电机(实物或等效负载),电机根据输入波形产生相应的步进或连续运动。其实际位移/力输出由高精度传感器(如光栅尺、力传感器)同步测量。
- 响应信号采集
传感器测量的模拟信号经信号调理电路滤波与放大后,由高精度数据采集卡进行同步采集,并实时传输至RMC250A仿真系统,形成闭环反馈。
- 实时处理与在线调参
在RMC250A系统中,电机响应数据与预期运动模型进行实时比对。研究人员可根据反馈结果,在线动态调整驱动波形参数(如微调频率、增减脉冲数、切换波形),观察电机动态响应变化,实现参数优化。
四、实验结果
通过RMC250A在环仿真功能对尺蠖电机驱动波形参数的闭环测试与优化,本次实验获得优化后驱控波形如上图。