智能车模直流电机性能检测方法

　　通过测量可以得知，RS-380SH在电源电压7.2V，空载时转速为10000转/分钟。此时对应电流波动的频率是1kHz。考虑到电流还有高次谐波，确定AD转换的频率为10kHz。

　　图4是采集电机在不同负载下的电流波形图，负载的变化是从空载逐步增加到最大，然后又降回空载。

　　给电机施加不同的负载是通过在电机输出轴上施加不同摩擦力来实现的。从图4中可以看出，负载的大小会引起电机工作平均电流变化。由于电机电流换向所引起电流波动都始终存在。

　　数据处理

　　数据处理目的是获得电机在不同负载下的工作平均电流和转速的数值。工作电流的平均值可以通过计算采集数据的平均值获得，电机转速可以通过傅里叶变换，分析电流信号中的谐波分量获得。通过确定信号的最大谐波频率计算电机的转速。数据处理是在计算机中进行，步骤如下：

　　(1)将采集到的数据分成长度为1024的数据段;

　　(2)计算每一段数据 的快速傅里叶变换 

　　(3)取直流分量作为电机电流的平均值; 

　　(4)寻找傅里叶变换系数的幅值中最大的值所对应的频率，计算得到对应的电机转速：(转/分钟)，其中采集频率fs=10kHz，公式中分母上的6对应了电机的三对极。 

　　图5是对一组电流数据进行傅里叶变换的结果：在获取一组电机转速与工作电流数值之后，通过直线拟合便可以计算电机的转速-电流公式(1)中的参数。图6是对于图4所示的数据所得到的电机转速-电流拟合结果。

　　在上面数据处理中，没有对电流采集数据进行标定。在电机测量和对比过程中采用相同的电流采集硬件，这样所得到的数值之间可以进行对比，表明电机的性能。如果需要得到电机的真实数据，则需要对于电流采集的数据进行标定。　　

 

　　测量结果分析

　　利用上述方法对三组电机分别进行测量。前两组是来自同一家公司提供的RN260标准电机和增强电机的新电机，第三组是RN260在车模上使用过的旧电机。每一组电机有五个，三组电机的外形尺寸是相同的。

　　对于每只电机测量的数据包括电机线圈电阻、电感、电机在U=7.2V工作电压下的空载电流、堵转电流以及两个电流-转速公式系数。分析测量数据可以得出如下结论：

　　(1)电机线圈电阻参数和电机堵转电流由于受到电机换流电刷的影响，对于同一组别的新电机，测量数据离散性较大，无法准确反映出电机性能。

　　(2)电机线圈电感和空载电流可以区别电机内部参数，测量数据比较稳定，但是无法反映出旧电机由于磨损引起的变化;

　　(3)电机的转速-电流公式的两个系数不仅对同一组新电机测量数据稳定，可以反映出标准电机和增强电机之间的参数差别。而且旧电机由于磨损使得电机性能下降也可以反映在两个公式系数中，对应的的绝对值增加。