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电机电流控制的电动冲击扳手定扭矩研究

马亮 谢峰 刘玉磊 陈建军

马亮, 谢峰, 刘玉磊, 陈建军. 电机电流控制的电动冲击扳手定扭矩研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(10): 1629-1635. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200462
引用本文: 马亮, 谢峰, 刘玉磊, 陈建军. 电机电流控制的电动冲击扳手定扭矩研究[J]. 机械科学与技术, 2022, 41(10): 1629-1635. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200462
MA Liang, XIE Feng, LIU Yulei, CHEN Jianjun. Exploring Constant Torque of Electric Impact Wrench Controlled by Motor Current[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(10): 1629-1635. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200462
Citation: MA Liang, XIE Feng, LIU Yulei, CHEN Jianjun. Exploring Constant Torque of Electric Impact Wrench Controlled by Motor Current[J]. Mechanical Science and Technology for Aerospace Engineering, 2022, 41(10): 1629-1635. doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200462

电机电流控制的电动冲击扳手定扭矩研究

doi: 10.13433/j.cnki.1003-8728.20200462
基金项目: 

安徽省2018年度重点研究与开发计划项目 1804a09020003

详细信息
    作者简介:

    马亮(1994-), 硕士研究生, 研究方向为先进控制技术及其应用, 1959615005@qq.com

    通讯作者:

    谢峰, 教授, jeexf199@163.com

  • 中图分类号: TP216

Exploring Constant Torque of Electric Impact Wrench Controlled by Motor Current

  • 摘要: 针对电动冲击扳手在紧固螺栓时存在输出转矩波动较大的问题,提出了基于电流参数的电动冲击扳手定扭矩控制策略。首先,通过信号采集系统同步采集扳手在紧固螺栓过程中的输出扭矩信号和电机电流信号,并利用SG(Savitzky-Golay)滤波器对信号中的噪声进行降噪处理。然后结合多项式曲线拟合建立了扳手输出扭矩与电机电流的多项式模型关系,结果表明扳手输出扭矩与电机电流之间为3阶多项式关系。最后通过实验平台进行验证分析。实验结果表明,在该控制策略下,可实现通过控制电机电流来对扳手进行定扭矩控制,并且控制误差小于4%,提高了电动冲击扳手定扭矩控制系统的控制精度和鲁棒性。
  • 图  1  电动冲击扳手内部结构示意图

    图  2  电动冲击扳手实验装置结构图

    图  3  信号采集系统的工作流程

    图  4  信号采集系统

    图  5  信号采集系统采集的信号

    图  6  输出扭矩信号局部放大图

    图  7  降噪结果对比图

    图  8  多项式曲线拟合结果

    图  9  电动冲击扳手输出扭矩T与电机电流I的关系曲线图

    图  10  控制系统组装图

    表  1  电动冲击扳手控制系统的参数

    参数名称 数值
    额定转速n 3 000 r/min
    极对数p 3 pairs
    转动惯量J 0.357×10-3 kg·m2
    绕组电感L 1.009 mH
    绕组电阻R 0.128 Ω
    下载: 导出CSV

    表  2  扭矩设定值与实测值对应的部分实验数据

    扭矩设定值/Nm 电机电流计算值/A 实测值 误差/%
    扭矩T/Nm 电机电流I/A
    80 1.426 83 1.449 3.75
    100 1.501 96 1.482 4.00
    120 1.574 122 1.586 1.67
    140 1.635 136 1.617 2.86
    160 1.686 166 1.746 3.57
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-07-31
  • 刊出日期:  2022-10-25

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