基于稳态电流信号频谱分析的微型直流电机检测系统设计

【摘要】微型直流电机具有结构简单、控制方便、工作稳定、制造成本低廉的特点,因而成为各种机械电子系统的关键执行部件和主要驱动部件,广泛应用工业生产和社会生活的各个领域,随着社会自动化程度的提高和现代微型直流电机制造水平的提高,微型直流电机的应用范围和产量将会不断扩大。微型直流电机是系统设备的核心部件,.一旦发生故障,影响面甚广,因此必须严格保证电机的出厂质量。针对目前微型直流电机的出厂质量主要依靠人工检测的问题,本文将设计一种可以对微型直流电机进行在线检测的自动化设备。经研究发现,微型直流电机如果在制造的过程中出现故障,其电枢的起动电流信号和稳态电流信号会出现异常。本文在详细分析永磁直流电机数学模型的基础上,以电机电枢的稳态电流为主要研究对象,采集电机大量的时域波形信号和频域数据,对稳态电流信号的时域波形和频谱进行了深入的分析,重点分析比对良品电机和各类故障电机电枢的稳态电流信号在时域和频域上的差异,最后提出一种基于5个频谱特征参数组成的多特征量检测模板的检测模型,并利用数理统计规律,验证了检测模型的正确性。在确定了检测模型和系统总体设计的基础上,本文设计了以STM32F107VCT为核心处理器的微型直流电机检测系统,完成了系统的硬件设计和软件调试,最后对制成的样机进行了整体调试和自学习。系统可以对微型直流电机电枢的稳态电流信号进行采集、滤波、频谱特征参数提取和综合判断,并将检测结果通过串口发送给PLC,配合机械控制部件完成故障电机的剔除。实验证明微型直流电机检测系统检测精度高,基本可以取代传统的人工检测,检测结果令电机厂商满意。
【作者】陈忠祥；
【导师】陈文芗；
【作者基本信息】厦门大学，精密仪器及机械，2014，硕士
【关键词】微型直流电机；稳态电流；频域分析；

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