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伺服系统特性分析与检测平台的设计与应用
更新时间：2010-12-06 点击次数：3441次
伺服系统特性分析与检测平台的设计与应用
采用交流测功机设计的一种新型伺服系统特性分析与检测平台，实现了伺服电机与伺服驱动器的集成检测。的转矩闭环控制策略和可编程交流测功机控制器的运用，实现了DTC 直接转矩控制与转矩闭环控制的结合，极大的提高了测控系统的控制精度和动态响应特性，为实验室和生产线应用的提供了一套技术*、功能齐全、操作简单、使用方便的智能仪器。在测试精度、测试速度、测试方法和操作使用等方面都大大优于传统的电机测试平台，并有广泛的通用性、灵活性和实用性。
引 言：好功夫是练出来的，好产品是验出来的
伺服技术即高精度的跟踪与定位技术，广泛应用于雷达、飞机、坦克、火炮、舰船等国防军事装备以及数控机床、机器人和生产线等工业自动化领域。按照电机来分类，主要有直流伺服系统，交流伺服系统和步进伺服系统三种。交流伺服是目前的主导产品，也是未来的发展方向。随着伺服技术的不断发展和现代化生产规模的不断扩大，各个行业对伺服系统的需求日益增大，并对其性能提出了更高的要求。因此积极研发和制造高性能、高可靠性的新型交流伺服是各工业国家竞相努力的目标，对国家的现代化工业建设和国防建设都有着十分重要的意义。
在大力开展新的伺服产品研制和改进生产工艺的同时，加强伺服系统测试技术的研究和检测平台的建设尤为重要。俗话说，好功夫是练出来的，好产品是验出来的。只有在*检测平台上对伺服系统进行集成评测，以独立、客观、科学、实用的测试数据为依据，才能把握产品的真实资料，确保我们的伺服产品达到设计的要求，为伺服系统的设计改进提出合理的建议。
伺服技术即高精度的跟踪与定位技术，广泛应用于雷达、飞机、坦克、火炮、舰船等国防军事装备以及数控机床、机器人和生产线等工业自动化领域。按照电机来分类，主要有直流伺服系统，交流伺服系统和步进伺服系统三种。交流伺服是目前的主导产品，也是未来的发展方向。随着伺服技术的不断发展和现代化生产规模的不断扩大，各个行业对伺服系统的需求日益增大，并对其性能提出了更高的要求。因此积极研发和制造高性能、高可靠性的新型交流伺服是各工业国家竞相努力的目标，对国家的现代化工业建设和国防建设都有着十分重要的意义。
在大力开展新的伺服产品研制和改进生产工艺的同时，加强伺服系统测试技术的研究和检测平台的建设尤为重要。俗话说，好功夫是练出来的，好产品是验出来的。只有在*检测平台上对伺服系统进行集成评测，以独立、客观、科学、实用的测试数据为依据，才能把握产品的真实资料，确保我们的伺服产品达到设计的要求，为伺服系统的设计改进提出合理的建议。
本文介绍重庆高标科技有限公司专门为交流伺服系统量身定制的特性分析与检测平台的设计与应用。该平台采用了*交流测功机技术、数字信号处理技术、计算机虚拟仪器以及高标公司的转矩控制策略，实现了交流测功机直接转矩控制（DTC）与转矩闭环控制的结合，极大的提高了测控系统的控制精度和动态响应特性，为交流伺服系统的特性分析和参数测试提供了*检测手段和测控方案。
本系统使用了高标公司研制的 D8001 型高速可编程交流测功机控制器，为检测平台的测量与控制提供了一套性能优良、功能齐全、操作简单、使用方便的智能仪器，并具有广泛的通用性、灵活性和实用性。因此，本系统也适用于其它伺服系统、特种电机以及汽车／摩托车／航空／航天／兵器等装备中的零部件以及产品的快速合格与不合格检验。
1.1 伺服系统的主要特性
交流伺服的性能和技术指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等几个方面来衡量，其zui大的特点是：“稳、准、快”，即稳定性好、度高和响应速度快。
（1） 调速范围大，且几乎在整个转速范围内为恒转矩输出。低档的伺服系统调速范围在1：1,000 以上，一般的在1：5,000～1：10,000，高性能的可以达到1：100,000 以上。
（2） 定位精度高，低速转矩脉动小。伺服系统的定位精度一般都要达到 ±1 个脉冲，稳速精度，尤其是低速下的稳速精度很好。比如给定 1rpm 时，一般的误差在 ±0.1rpm 以内，高性能的可以达到 ±0.01rpm 以内。
（3） 动态响应快，转动惯量小。衡量伺服系统动态响应的指标是系统的zui高响应频率，即给定zui高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的相位滞后不超过 90° 或者幅值不小于50%。进口三菱伺服电机 MR-J3 系列的响应频率高达 900Hz，国内主流产品的响应频率一般在 200～500Hz。
（4） 运行稳定性方面主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰、以及其它特殊运行条件下，维持系统稳定运行并保证一定的性能指标的能力。
（5） 功率密度大，体积小。常用的功率范围小于 15kW，电机规格从 60 到 190。
1.2 传统的测试方法和存在的问题
伺服系统是数控设备之运动控制的zui终执行机构，其工作性能的优劣对数控设备的精度有直接的影响。而伺服系统的主要特性和参数与负载有密切的关系。因此，只有在带有负载情况下进行在线调试，才能保证伺服系统的各项静态和动态性能，使其工作于*状态。
目前伺服系统的生产单位和系统集成厂家均缺少对伺服系统进行带载动态性能分析和在线调试的试验设备和检测手段，普遍根据个人的经验进行调试，模拟加载平台主要是数控机床或传统的电机测试设备。这种调试方法盲目性大，调试周期长，很难保证伺服系统的各个参数整定到*状态。
在数控机床上进行模拟加载试验是不得已的办法，而传统的电机测试设备主要是用于电机的参数测试和产品检验，设备的功能设计、技术参数以及测试软件都是根据电机的技术规范而不是电机与控制系统的集成检测而设计的。简单的稳态试验，固定的加载模式以及有限数量的采集数据，对全面分析伺服系统的特性是远远不够的。
1.3 什么是伺服分析？
测试是分析的基础，分析又是调试的基础。想要实现伺服系统的准确调试，必须进行伺服系统的特性分析。而要进行全面的伺服特性分析，首先要对伺服系统的静态、动态以及瞬态性能进行全面的测试。因此，伺服特性分析以及调试技术的研究，就是寻找对伺服系统进行动态性能测试和分析的方法以及实现在线调试伺服系统的技术。
伺服分析是伺服系统特性分析的简称，是伺服电机与伺服控制器性能参数的集成测试。伺服分析是在的伺服分析与检测平台上，通过对伺服电机和控制器进行各种加载试验，包括静态试验、动态试验、瞬态试验、周期循环试验以及堵转、反拖等极限试验。在试验过程中，具有高速数据采集能力的计算机实时监测伺服电机的机械特性，包括转速、转矩、功率和效率等。根据实时记录的数据表和波形图来详细的分析伺服系统的特性，特别是控制器参数对伺服系统特性的影响，为控制器的参数调整和设计改进提供依据。
表 1 是伺服分析与电机测试的基本内容和试验方法的对比。从表中我们可以看出，无论是试验项目、测试参数、数据采集以及测试软件，两者都有很大的差异。此外，对于航空、航天和兵器装备中的伺服系统应用，还需要专门设计一些特殊的试验项目，以满足其特殊的需求。
表1：伺服分析与电机测试对比
主要内容 伺服分析 电机测试
设备用途 产品研发 产品检验
应用场合 实验室和研发中心 生产线和质检站
主要功能 伺服系统的集成特性分析 产品合格／不合格检验
试验方法 特定的加载试验 执行国家标准和产品技术规范
试验结果 实时波形图和数据表 电机测试报告
本系统使用了高标公司研制的 D8001 型高速可编程交流测功机控制器，为检测平台的测量与控制提供了一套性能优良、功能齐全、操作简单、使用方便的智能仪器，并具有广泛的通用性、灵活性和实用性。因此，本系统也适用于其它伺服系统、特种电机以及汽车／摩托车／航空／航天／兵器等装备中的零部件以及产品的快速合格与不合格检验。
伺服系统特性分析与检测平台的设计与应用
1 伺服分析不是测电机1.1 伺服系统的主要特性
交流伺服的性能和技术指标可以从调速范围、定位精度、稳速精度、动态响应和运行稳定性等几个方面来衡量，其zui大的特点是：“稳、准、快”，即稳定性好、度高和响应速度快。
（1） 调速范围大，且几乎在整个转速范围内为恒转矩输出。低档的伺服系统调速范围在1：1,000 以上，一般的在1：5,000～1：10,000，高性能的可以达到1：100,000 以上。
（2） 定位精度高，低速转矩脉动小。伺服系统的定位精度一般都要达到 ±1 个脉冲，稳速精度，尤其是低速下的稳速精度很好。比如给定 1rpm 时，一般的误差在 ±0.1rpm 以内，高性能的可以达到 ±0.01rpm 以内。
（3） 动态响应快，转动惯量小。衡量伺服系统动态响应的指标是系统的zui高响应频率，即给定zui高频率的正弦速度指令，系统输出速度波形的相位滞后不超过 90° 或者幅值不小于50%。进口三菱伺服电机 MR-J3 系列的响应频率高达 900Hz，国内主流产品的响应频率一般在 200～500Hz。
（4） 运行稳定性方面主要是指系统在电压波动、负载波动、电机参数变化、上位控制器输出特性变化、电磁干扰、以及其它特殊运行条件下，维持系统稳定运行并保证一定的性能指标的能力。
（5） 功率密度大，体积小。常用的功率范围小于 15kW，电机规格从 60 到 190。
1.2 传统的测试方法和存在的问题
伺服系统是数控设备之运动控制的zui终执行机构，其工作性能的优劣对数控设备的精度有直接的影响。而伺服系统的主要特性和参数与负载有密切的关系。因此，只有在带有负载情况下进行在线调试，才能保证伺服系统的各项静态和动态性能，使其工作于*状态。
目前伺服系统的生产单位和系统集成厂家均缺少对伺服系统进行带载动态性能分析和在线调试的试验设备和检测手段，普遍根据个人的经验进行调试，模拟加载平台主要是数控机床或传统的电机测试设备。这种调试方法盲目性大，调试周期长，很难保证伺服系统的各个参数整定到*状态。
在数控机床上进行模拟加载试验是不得已的办法，而传统的电机测试设备主要是用于电机的参数测试和产品检验，设备的功能设计、技术参数以及测试软件都是根据电机的技术规范而不是电机与控制系统的集成检测而设计的。简单的稳态试验，固定的加载模式以及有限数量的采集数据，对全面分析伺服系统的特性是远远不够的。
1.3 什么是伺服分析？
测试是分析的基础，分析又是调试的基础。想要实现伺服系统的准确调试，必须进行伺服系统的特性分析。而要进行全面的伺服特性分析，首先要对伺服系统的静态、动态以及瞬态性能进行全面的测试。因此，伺服特性分析以及调试技术的研究，就是寻找对伺服系统进行动态性能测试和分析的方法以及实现在线调试伺服系统的技术。
伺服分析是伺服系统特性分析的简称，是伺服电机与伺服控制器性能参数的集成测试。伺服分析是在的伺服分析与检测平台上，通过对伺服电机和控制器进行各种加载试验，包括静态试验、动态试验、瞬态试验、周期循环试验以及堵转、反拖等极限试验。在试验过程中，具有高速数据采集能力的计算机实时监测伺服电机的机械特性，包括转速、转矩、功率和效率等。根据实时记录的数据表和波形图来详细的分析伺服系统的特性，特别是控制器参数对伺服系统特性的影响，为控制器的参数调整和设计改进提供依据。
表 1 是伺服分析与电机测试的基本内容和试验方法的对比。从表中我们可以看出，无论是试验项目、测试参数、数据采集以及测试软件，两者都有很大的差异。此外，对于航空、航天和兵器装备中的伺服系统应用，还需要专门设计一些特殊的试验项目，以满足其特殊的需求。
表1：伺服分析与电机测试对比
主要内容 伺服分析 电机测试
设备用途 产品研发 产品检验
应用场合 实验室和研发中心 生产线和质检站
主要功能 伺服系统的集成特性分析 产品合格／不合格检验
试验方法 特定的加载试验 执行国家标准和产品技术规范
试验结果 实时波形图和数据表 电机测试报告
1.4 主要测试项目
伺服系统的特性分析包括系统的静态特性和动态特性两个方面。在测试与分析方面，系统静态特性的测试和分析相对来说比较容易，而动态特性的测试和分析则要困难得多。在调试技术方面，离线调试比较容易实现，而带负载的在线调试则困难得多。交流伺服系统测试与分析的主要内容有以下各项。
（1） 时域阶跃响应测试
任意输入基速、阶跃量及运行时间的组合，测试阶跃响应特性，从而得到在不同负载条件下的超调量、上升时间 、振荡次数等指标。
（2） 频域特性测试
输入基速及正弦波的幅值，经测量后可给出频域特性曲线，从而得到标称角频率、频带宽度和谐振峰值等重要指标。
（3） 加载速降测试
通过在不同转速下的加载测试，可测得空载转速 、加载转速 Ⅳ 、加载转矩，从而得到不同转速和转矩下的转差率的大小。
（4） 其它测试功能
除了以上测试功能外，还可以对伺服系统的零漂、伺服增益、正反转速差进行测试。测试过程自动完成，测试结果打印输出。
1.5 总体要求
目前，许多测功机、传感器和电机测试设备的生产厂家都声称自己的设备可以做伺服分析。从试验方法和测控设备来看，伺服分析和电机测试都是对电机进行加载试验，测控设备也大同小异，包括测功机，扭矩传感器，测功机控制器和电机测试软件等。
但是，伺服分析对测控设备的总体要求与电机测试有很大的差异，其中加载装置的转矩动态响应和转矩控制精度是其关键技术和难点，包括快速性、准确性、稳定性和可靠性等。
（1） 快速性
快速性反映了加载电机的转矩动态响应特性，其技术指标是加载转矩从零到100% 额定转矩的阶跃上升时间。对伺服分析系统来说，要求动态响应时间越短越好。
在提供各种类型测试台应用的交流传动方面，ABB 变频器享有*的声誉。由于采用了一种叫做 DTC 直接转矩控制的变频调速技术，动态响应时间小于 5 毫秒（资料公布的数据为 1.6 毫秒）。就目前所有的测功机技术而言，DTC 是的。
因此，我们认为只有 DTC 交流测功机才能满足伺服分析系统所需要的快速性。
（2） 准确性
做伺服分析，只有快速性是不够的。还必须的控制加载电机的转矩，实现准确的加载。
加载电机的准确性和转矩控制精度与测量范围有关。常用伺服系统的功率一般在 15kW 以下，电机的额定转矩从 2.2 Nm 到 50 Nm 不等，属于小功率特种电机。如果要从zui小的 2.2 Nm 开始到 50 Nm 系列的伺服电机进行加载试验，加载转矩控制的准确性必须达到 0.1Nm。按照 50Nm 为满量程计算，转矩控制精度就必须达到 0.2%。
如何实现交流测功机的转矩控制，一直是大家所研究的重要课题，也是一个很大的难题。由于种种原因，很多厂家不愿意提及自己设备的控制精度，这对用户是不负责任的。
重庆高标科技有限公司在 ABB 传动部的大量支持与帮助下，经过长期深入的研究与试验，了一种新的转矩控制策略，解决了交流测功机的转矩控制之难题，转矩控制精度达到了 0.1%。从目前我们掌握的资料和信息来看，高标公司的技术是的。
（3） 稳定性
传统的磁粉制动器和磁滞测功机是中小型电机测试的主要加载装置。这两种测功机都属于能量吸收型测功机，自身吸收的能量需要通过风冷或水冷排出去，长时间加载运行将会由于内部温度升高而造成加载转矩不稳定，从而影响加载试验的重复性。此外，转矩控制特性也不好。
交流测功机是一种电力测功器，加载电机吸收的能量可以通过变频器消耗在外接的电阻器上，也可以直接回馈电网或被其它变频器所利用。因此，在变频器控制之下的加载电机发热量很小，工作状态非常稳定，并且具有节能、高可靠性和免维护之特点。
（4） 可靠性
作为伺服分析系统，就如同医院里的 CT 机和心电仪一样，测量与控制必须非常的可靠，这样才能提供准确的数据来进行伺服分析。伺服分析系统的可靠性来自多方面的性能和质量保障，包括加载装置的可靠性，测量信号的可靠性，数据采集和转换的可靠性以及机电传动机构的可靠性等。因此，需要从系统的各个方面来分析和确定系统的各项性能和参数，zui终确保系统的可靠性。
1.6 主要功能和技术指标
CMTS 1550 客制电机测试系统是重庆高标公司为伺服分析而设计的一个定制设备，能够进行 15 kW 以下伺服电机和伺服驱动器的集成检测和特性分析。应用场合以产品研发中心和实验室为主，也可用于产品生产线。
##61550; 被测电机规格： 60、80、90、110、130、150、190。
##61550; 模拟加载装置： 交流测功机，额定功率15 kW，额定矩扭50 Nm。
##61550; 转矩控制模式： 直接转矩控制（无扭矩传感器）／转矩闭环控制（带扭矩传感器）。
##61550; 转速控制模式： 转速闭环控制（带转速脉冲编码器）。
##61550; 转矩测量/反馈： 德国ETH扭矩传感器，测量范围0…50Nm，精度0.5%（满量程），
转矩动态响应时间（10% 到 90% 转矩阶跃上升时间）小于 2 ms。
##61550; 转速测量/反馈： 增量式脉冲编码器，每转8,000个脉冲，转速分辨率0.01 rpm。
##61550; 转矩动态特性： 转矩动态响应时间（0到100%额定转矩阶跃加载时间）小于5 ms。
##61550; 速度调节范围： 主传动轴 0 rpm…6,000 rpm／副传动轴 0 rpm…12,000 rpm。
##61550; 转矩控制精度： 3%（开环）／0.1%（闭环）。
##61550; 转速控制精度： 0.1%（开环）／0.01%（闭环）。
2 平台设计和主要设备
2.1 测控系统设计要点
如何选用*而可靠的测控设备来搭建一个测控系统，为用户提供一套性能优良，功能齐全，操作简单，使用方便的测控仪器，是我们研发伺服分析系统的设计要点和努力方向。
为了避免使用传统的工业计算机、数据采集卡、单片机等来搭建测控系统的设计思路，提高测控设备的通用性、灵活性、可靠性和降低成本。我们学习和参考国外公司的*设计理念，以我们自己研发的 D8001 型可编程交流测功机控制器为核心，对电机加载、数据采集、计算机通讯和测试软件等进行了多方面的创新和改进。我们所使用的技术全部具有当今世界电机测控的zui高水平，包括的工业标准技术、实验室技术和自有知识产权技术。
伺服分析测控系统控制框图如图所示，全部测控设备实现了模块化、柔性化和智能化。主要测控设备有：
##61550; 加载电机（三相交流异步电动机），额定功率 15 kW。
##61550; ABB 公司 ACS800 系列变频器，能耗吸收型。
##61550; D8001 高速可编程交流测功机控制器，高标公司新产品。
##61550; 德国 ETH 公司扭矩传感器，量程 50 Nm，测量误差小于 0.5%。
##61550; CMTS 8.0 电机测试软件，用于计算机数据采集和分析处理。
伺服系统的特性分析包括系统的静态特性和动态特性两个方面。在测试与分析方面，系统静态特性的测试和分析相对来说比较容易，而动态特性的测试和分析则要困难得多。在调试技术方面，离线调试比较容易实现，而带负载的在线调试则困难得多。交流伺服系统测试与分析的主要内容有以下各项。
（1） 时域阶跃响应测试
任意输入基速、阶跃量及运行时间的组合，测试阶跃响应特性，从而得到在不同负载条件下的超调量、上升时间 、振荡次数等指标。
（2） 频域特性测试
输入基速及正弦波的幅值，经测量后可给出频域特性曲线，从而得到标称角频率、频带宽度和谐振峰值等重要指标。
（3） 加载速降测试
通过在不同转速下的加载测试，可测得空载转速 、加载转速 Ⅳ 、加载转矩，从而得到不同转速和转矩下的转差率的大小。
（4） 其它测试功能
除了以上测试功能外，还可以对伺服系统的零漂、伺服增益、正反转速差进行测试。测试过程自动完成，测试结果打印输出。
1.5 总体要求
目前，许多测功机、传感器和电机测试设备的生产厂家都声称自己的设备可以做伺服分析。从试验方法和测控设备来看，伺服分析和电机测试都是对电机进行加载试验，测控设备也大同小异，包括测功机，扭矩传感器，测功机控制器和电机测试软件等。
但是，伺服分析对测控设备的总体要求与电机测试有很大的差异，其中加载装置的转矩动态响应和转矩控制精度是其关键技术和难点，包括快速性、准确性、稳定性和可靠性等。
（1） 快速性
快速性反映了加载电机的转矩动态响应特性，其技术指标是加载转矩从零到100% 额定转矩的阶跃上升时间。对伺服分析系统来说，要求动态响应时间越短越好。
在提供各种类型测试台应用的交流传动方面，ABB 变频器享有*的声誉。由于采用了一种叫做 DTC 直接转矩控制的变频调速技术，动态响应时间小于 5 毫秒（资料公布的数据为 1.6 毫秒）。就目前所有的测功机技术而言，DTC 是的。
因此，我们认为只有 DTC 交流测功机才能满足伺服分析系统所需要的快速性。
（2） 准确性
做伺服分析，只有快速性是不够的。还必须的控制加载电机的转矩，实现准确的加载。
加载电机的准确性和转矩控制精度与测量范围有关。常用伺服系统的功率一般在 15kW 以下，电机的额定转矩从 2.2 Nm 到 50 Nm 不等，属于小功率特种电机。如果要从zui小的 2.2 Nm 开始到 50 Nm 系列的伺服电机进行加载试验，加载转矩控制的准确性必须达到 0.1Nm。按照 50Nm 为满量程计算，转矩控制精度就必须达到 0.2%。
如何实现交流测功机的转矩控制，一直是大家所研究的重要课题，也是一个很大的难题。由于种种原因，很多厂家不愿意提及自己设备的控制精度，这对用户是不负责任的。
重庆高标科技有限公司在 ABB 传动部的大量支持与帮助下，经过长期深入的研究与试验，了一种新的转矩控制策略，解决了交流测功机的转矩控制之难题，转矩控制精度达到了 0.1%。从目前我们掌握的资料和信息来看，高标公司的技术是的。
（3） 稳定性
传统的磁粉制动器和磁滞测功机是中小型电机测试的主要加载装置。这两种测功机都属于能量吸收型测功机，自身吸收的能量需要通过风冷或水冷排出去，长时间加载运行将会由于内部温度升高而造成加载转矩不稳定，从而影响加载试验的重复性。此外，转矩控制特性也不好。
交流测功机是一种电力测功器，加载电机吸收的能量可以通过变频器消耗在外接的电阻器上，也可以直接回馈电网或被其它变频器所利用。因此，在变频器控制之下的加载电机发热量很小，工作状态非常稳定，并且具有节能、高可靠性和免维护之特点。
（4） 可靠性
作为伺服分析系统，就如同医院里的 CT 机和心电仪一样，测量与控制必须非常的可靠，这样才能提供准确的数据来进行伺服分析。伺服分析系统的可靠性来自多方面的性能和质量保障，包括加载装置的可靠性，测量信号的可靠性，数据采集和转换的可靠性以及机电传动机构的可靠性等。因此，需要从系统的各个方面来分析和确定系统的各项性能和参数，zui终确保系统的可靠性。
1.6 主要功能和技术指标
CMTS 1550 客制电机测试系统是重庆高标公司为伺服分析而设计的一个定制设备，能够进行 15 kW 以下伺服电机和伺服驱动器的集成检测和特性分析。应用场合以产品研发中心和实验室为主，也可用于产品生产线。
伺服系统特性分析与检测平台的设计与应用
CMTS 1550 的总体性能达到了当前电机测试的zui高水平，其技术指标可以作为伺服分析系统的典型数据。我们自己认为，如果缺少这些功能和达不到这些技术指标，就不能算是伺服分析，而只能还是在测电机。##61550; 被测电机规格： 60、80、90、110、130、150、190。
##61550; 模拟加载装置： 交流测功机，额定功率15 kW，额定矩扭50 Nm。
##61550; 转矩控制模式： 直接转矩控制（无扭矩传感器）／转矩闭环控制（带扭矩传感器）。
##61550; 转速控制模式： 转速闭环控制（带转速脉冲编码器）。
##61550; 转矩测量/反馈： 德国ETH扭矩传感器，测量范围0…50Nm，精度0.5%（满量程），
转矩动态响应时间（10% 到 90% 转矩阶跃上升时间）小于 2 ms。
##61550; 转速测量/反馈： 增量式脉冲编码器，每转8,000个脉冲，转速分辨率0.01 rpm。
##61550; 转矩动态特性： 转矩动态响应时间（0到100%额定转矩阶跃加载时间）小于5 ms。
##61550; 速度调节范围： 主传动轴 0 rpm…6,000 rpm／副传动轴 0 rpm…12,000 rpm。
##61550; 转矩控制精度： 3%（开环）／0.1%（闭环）。
##61550; 转速控制精度： 0.1%（开环）／0.01%（闭环）。
2 平台设计和主要设备
2.1 测控系统设计要点
如何选用*而可靠的测控设备来搭建一个测控系统，为用户提供一套性能优良，功能齐全，操作简单，使用方便的测控仪器，是我们研发伺服分析系统的设计要点和努力方向。
为了避免使用传统的工业计算机、数据采集卡、单片机等来搭建测控系统的设计思路，提高测控设备的通用性、灵活性、可靠性和降低成本。我们学习和参考国外公司的*设计理念，以我们自己研发的 D8001 型可编程交流测功机控制器为核心，对电机加载、数据采集、计算机通讯和测试软件等进行了多方面的创新和改进。我们所使用的技术全部具有当今世界电机测控的zui高水平，包括的工业标准技术、实验室技术和自有知识产权技术。
伺服分析测控系统控制框图如图所示，全部测控设备实现了模块化、柔性化和智能化。主要测控设备有：
##61550; 加载电机（三相交流异步电动机），额定功率 15 kW。
##61550; ABB 公司 ACS800 系列变频器，能耗吸收型。
##61550; D8001 高速可编程交流测功机控制器，高标公司新产品。
##61550; 德国 ETH 公司扭矩传感器，量程 50 Nm，测量误差小于 0.5%。
##61550; CMTS 8.0 电机测试软件，用于计算机数据采集和分析处理。
2.2 试验台架
交流伺服电机在外型和结构上的特点是体积小，品种规格多，15kW以下交流伺服电机的规格就有60、80、90、110、130、150和190共七种。这就要求测试平台必须兼容所有电机的安装和定位，并且对轴连接的同心度、位置偏差、台架振动以及快速安装和拆卸等方面都有很高的要求。
为此，我们借鉴和参考了大量国内外测试台架，针对实验室应用的特点，设计了一款适应多种电机安装的组件式的试验台架。其特点是：布局合理，结构紧凑，工艺*，使用方便。
变频器和能耗电阻安装在台架内部，测试台安装的典型部件有：
##61550; 高强度重载荷铝型材测试台架。
##61550; 带T型槽平板及加载电机安装底座。
##61550; 带升降和锁紧机构的被测电机安装平台。
##61550; 带刻度和锁紧的 X-Y 两坐标移动平台。
##61550; 同步升速传动机构（高速试验用）。
##61550; 高精度扭矩传感器，主副轴各一只。
##61550; 电机快速安装和定位夹具。
##61550; 现场控制器接线和配电箱。
交流伺服电机在外型和结构上的特点是体积小，品种规格多，15kW以下交流伺服电机的规格就有60、80、90、110、130、150和190共七种。这就要求测试平台必须兼容所有电机的安装和定位，并且对轴连接的同心度、位置偏差、台架振动以及快速安装和拆卸等方面都有很高的要求。
为此，我们借鉴和参考了大量国内外测试台架，针对实验室应用的特点，设计了一款适应多种电机安装的组件式的试验台架。其特点是：布局合理，结构紧凑，工艺*，使用方便。
变频器和能耗电阻安装在台架内部，测试台安装的典型部件有：
##61550; 高强度重载荷铝型材测试台架。
##61550; 带T型槽平板及加载电机安装底座。
##61550; 带升降和锁紧机构的被测电机安装平台。
##61550; 带刻度和锁紧的 X-Y 两坐标移动平台。
##61550; 同步升速传动机构（高速试验用）。
##61550; 高精度扭矩传感器，主副轴各一只。
##61550; 电机快速安装和定位夹具。
##61550; 现场控制器接线和配电箱。
2.3 扭矩传感器
加载电机与被测伺服电机之间是扭矩传感器，传感器两端使用弹性联轴器相互连接。加载电机的主轴为主传动，轴上有一个同步皮带传动机构，可以在副传动轴上提升 2 到 4 倍的转速，用于伺服系统的高速性能试验。
扭矩传感器选配德国 ETH 公司 DRBK 50 型高精度传感器，测量范围 50 Nm，测量误差小于 0.5%，转矩动态响应时间小于 2 毫秒。
加载电机与被测伺服电机之间是扭矩传感器，传感器两端使用弹性联轴器相互连接。加载电机的主轴为主传动，轴上有一个同步皮带传动机构，可以在副传动轴上提升 2 到 4 倍的转速，用于伺服系统的高速性能试验。
扭矩传感器选配德国 ETH 公司 DRBK 50 型高精度传感器，测量范围 50 Nm，测量误差小于 0.5%，转矩动态响应时间小于 2 毫秒。
扭矩传感器的测量信号是伺服分析的主要数据，同时也是交流测功机转矩闭环控制的反馈信号。需要特别强调的是，扭矩传感器的动态响应时间对实现交流测功机的转矩闭环控制并保证其高精度非常必要，这一点往往被大家所忽视。
2.4 测功机控制器
伺服分析需要对伺服电机进行各种加载试验，主要运行模式有定转矩加载和定转速加载，以及如堵转、反拖和带载启动等极限工况。加载试验可以由计算机进行控制，即通过测试软件来实现。但在实际使用中，我们需要简单方便的使用方法，特别是生产线和质检站，更需要快速的操作，如产品的合格与不合格检验。
2.4 测功机控制器
伺服分析需要对伺服电机进行各种加载试验，主要运行模式有定转矩加载和定转速加载，以及如堵转、反拖和带载启动等极限工况。加载试验可以由计算机进行控制，即通过测试软件来实现。但在实际使用中，我们需要简单方便的使用方法，特别是生产线和质检站，更需要快速的操作，如产品的合格与不合格检验。
为此，重庆高标公司参考国外的设计理念，专门为交流测功机配套研制了一款多功能的智能仪器，即 D8001 型可编程交流测功机控制器，从而使得加载试验非常的简单和方便。
（1） D8001 简介
D8001 型可编程交流测功机控制器采用的数字信号处理技术和可编程控制器，具有的交流测功机之控制功能。D8001 设计用来与 ABB 变频器、三相异步加载电机、转速-扭矩传感器以及计算机和其它测控设备配套使用。加载运行可以手动操作，也可通过以太网由计算机进行自动控制。由于采用了 ABB * DTC 直接转矩控制技术和高标公司的转矩控制策略，动态响应快，控制精度高，可重复性好，抗干扰性强，更是实验室和生产线的理想之选。详细资料可从高标公司下载。
（2） 主要特性
##61550; 高速数据读取：通过以太网每秒钟可获取 120 个扭矩和转速数据（RS-232 约为 60 个）。
##61550; 加载模式：定转速加载，定转矩加载，带载启动，动态堵转，加载／反拖转换。
##61550; 转矩控制：转矩开环控制（DTC 转矩直接控制），转矩闭环控制（扭矩传感器反馈）。
##61550; 扭矩传感器：模拟信号直接输入，无需采集卡，数据采集精度 24 位。
##61550; 通讯接口：以太网（Ethernet），通讯速率 100 MHz。
##61550; 高亮度真空荧光显示器（VFD）：显示扭矩、转速、功率的设定值、实际值以及运行状态。
##61550; 快速性能参数和曲线测试：从空载到堵转的性能和参数测试运行时间只需要 3 到 5 秒。
##61550; 外形结构：19 吋 2U 标准机箱，可独立放置在操作台上，也可安装到 19 吋机柜中。
3.1 交流测功机不是变频器 电动机
从电气传动的角度来看，交流测功机是交流传动，即变频器的一种特殊的应用方式。由于设备的特殊性和应用的单一性，长期以来，人们只是把测功机当作是原动机的负载模拟和能量吸收装置，因而也就习惯性的把交流测功机看作是“变频器 电动机”。这就如同把雷达看作是简单的无线电接受与发射装置一样，是非常片面的。
从测功机的角度来看，交流测功机是一种新型的电力测功器，它使用交流异步电动机做加载设备，加载电机由变频器提供驱动电源，并的控制其转矩和转速。与传统的水力测功机、电涡流测功机等测功器相比较，交流测功机具有的转矩动态响应、优异的转矩-转速控制特性，以及节能和高可靠性。此外，交流测功机是一种电动加载，同时具有测功机（制动）和电动机（驱动）两种工作模式，可以实现多种传统测功器无法完成的测控方案，如能耗吸收、能量回馈电网、公共直流母线、电封闭、加载／反拖／堵转等。目前，AVL、申克、宝克等世界的动力试验设备制造厂家，都积极推广和应用基于交流测功机的动力试验系统，并认为是这是目前和未来的测控方案。
3.2 什么是 DTC？
DTC 是直接转矩控制（Direct Torque Control）的英文缩写，它是继矢量变换控制技术之后，在20世纪80年代中期发展起来的一种新型的交流异步电机变频调速技术。
DTC 是交流传动领域电机控制方式的一次革命，它从零转速开始不使用电机轴上的脉冲编码器和扭矩传感器就可以实现对电机转速的控制，并具有的转矩动态响应和优异的转速-转矩控制特性。
DTC 对交流测功机来说是一个*的方案，它可以对加载电机的核心参量—转矩进行直接控制。从而开发出交流测功机的能力，并给所有测功机应用提供了益处。
3.3 转矩控制
变频器的主要用途是控制转速，实现交流异步电机的无级调速。因此，变频器的转速控制特性非常好，转速的开环控制精度可以达到千分之一秒（0.1%），而闭环控制精度则可以达到万分之一秒（0.01%）。
在绝大多数应用场合，变频器没有转矩控制的要求，当然也就没有准确控制转矩的功能。但是作为交流测功应用的变频器，必须准确的控制加载电机的转矩，因此需要采取另外的控制策略来实现变频器对转矩的控制。这是交流测功机应用之变频器必须解决的问题，也是交流测功机的关键技术和难点。
为了实现变频器对转矩的准确控制，人们很自然都会想到 PID 闭环控制策略。即加装扭矩传感器，把传感器的测量的信号做反馈，通过 PID 调节器来控制变频器的内部转矩给定。
PID 是一种经典的闭环控制策略，广泛应用于工业自动化的各个领域，如转速控制、温度控制、流量控制、压力控制等等。PID 有多种算法，可以由计算机、PLC 或的 PID 模块来实现。由于各家使用的 PID 策略不同，调试的水平也各有千秋，因此 PID 转矩闭环的实际效果也只有谁用谁知道。
我们把这种在变频器之外，独立完成的转矩闭环控制策略简称为“体外循环”，以区别于高标公司的直接在变频器内部实现的“体内循环”。
根据我们的研究和试验，采用“体外循环”的方案不能实现高精度的转矩闭环控制，转矩的动态特性也将大大降低。同时存在 PID 参数难以整定，容易产生启动过冲和震荡等。其原因是 DTC 变频器的转矩动态响应太快了，传统的 PID 控制策略根本无法快速而准确的控制加载电机的转矩。详细的技术分析可参阅李茂森写的《交流测功机转矩闭环策略之研究》。
为了实现高精度的转矩闭环控制，重庆高标公司在 ABB 传动部的大力支持与帮助下，经过深入的研究和反复的试验，结合 DTC 变频器的特性，采用了一种新的控制策略，实现了 DTC 高动态响应与高精度转矩控制的结合。
高标公司转矩闭环控制策略的主要方法是将控制程序安装在变频器主板的内存中，与变频器的其它控制程序高度集成，协调统一。我们把这种直接在变频器内部完成的转矩闭环控制策略成为“体内循环”。
高标公司转矩闭环控制策略的主要特点有：
（1） 使用 ABB 变频器的可编程功能模块来实现转矩闭环控制。这些功能模块均为软件模块，包括比较器、加法器和 PI 运算器等。它们自己能够很好的与 ABB 变频器的参数进行匹配，不存在参数换算、比例修正和时间延迟等协调问题。
（2） 使用 ABB 变频器自身的模拟信号输入口来直接采集扭矩传感器的模拟信号，避免数据采集和转换过程中的误差和延时。数据采集精度 24 位，内部运算精度 48 位。
（3） 编程和调试完成后的控制程序直接下载到变频器的主板上，可靠性*。
需要特别指出的是，采用“体内循环”策略来做转矩闭环控制，对扭矩传感器有很高的要求，特别是扭矩传感器的动态响应时间必须小于 DTC 变频器的动态响应时间（小于 5 毫秒）。我们试验的结果是达到了千分之一（0.1%）的转矩控制精度，就我们目前所知，属于世界zui高水平。
4 试验与分析
4.1 操作与控制
有了 D8001 交流测功机控制器，我们就可以轻轻松松的做加载试验了。D8001 是一款功能齐全的智能仪器，在其前面板上，设计有各种功能按钮和旋钮。加载电机的运行模式和转速-转矩设定可以手动操作，也可通过以太网由计算机进行自动控制。由于采用了 ABB * DTC 直接转矩控制技术和高标公司的转矩控制策略，动态响应快，控制精度高，可重复性好，控制器的使用非常的简单和方便。
（1） D8001 简介
D8001 型可编程交流测功机控制器采用的数字信号处理技术和可编程控制器，具有的交流测功机之控制功能。D8001 设计用来与 ABB 变频器、三相异步加载电机、转速-扭矩传感器以及计算机和其它测控设备配套使用。加载运行可以手动操作，也可通过以太网由计算机进行自动控制。由于采用了 ABB * DTC 直接转矩控制技术和高标公司的转矩控制策略，动态响应快，控制精度高，可重复性好，抗干扰性强，更是实验室和生产线的理想之选。详细资料可从高标公司下载。
（2） 主要特性
##61550; 高速数据读取：通过以太网每秒钟可获取 120 个扭矩和转速数据（RS-232 约为 60 个）。
##61550; 加载模式：定转速加载，定转矩加载，带载启动，动态堵转，加载／反拖转换。
##61550; 转矩控制：转矩开环控制（DTC 转矩直接控制），转矩闭环控制（扭矩传感器反馈）。
##61550; 扭矩传感器：模拟信号直接输入，无需采集卡，数据采集精度 24 位。
##61550; 通讯接口：以太网（Ethernet），通讯速率 100 MHz。
##61550; 高亮度真空荧光显示器（VFD）：显示扭矩、转速、功率的设定值、实际值以及运行状态。
##61550; 快速性能参数和曲线测试：从空载到堵转的性能和参数测试运行时间只需要 3 到 5 秒。
##61550; 外形结构：19 吋 2U 标准机箱，可独立放置在操作台上，也可安装到 19 吋机柜中。
3 关键技术和解决方案
3.1 交流测功机不是变频器 电动机
从电气传动的角度来看，交流测功机是交流传动，即变频器的一种特殊的应用方式。由于设备的特殊性和应用的单一性，长期以来，人们只是把测功机当作是原动机的负载模拟和能量吸收装置，因而也就习惯性的把交流测功机看作是“变频器 电动机”。这就如同把雷达看作是简单的无线电接受与发射装置一样，是非常片面的。
从测功机的角度来看，交流测功机是一种新型的电力测功器，它使用交流异步电动机做加载设备，加载电机由变频器提供驱动电源，并的控制其转矩和转速。与传统的水力测功机、电涡流测功机等测功器相比较，交流测功机具有的转矩动态响应、优异的转矩-转速控制特性，以及节能和高可靠性。此外，交流测功机是一种电动加载，同时具有测功机（制动）和电动机（驱动）两种工作模式，可以实现多种传统测功器无法完成的测控方案，如能耗吸收、能量回馈电网、公共直流母线、电封闭、加载／反拖／堵转等。目前，AVL、申克、宝克等世界的动力试验设备制造厂家，都积极推广和应用基于交流测功机的动力试验系统，并认为是这是目前和未来的测控方案。
3.2 什么是 DTC？
DTC 是直接转矩控制（Direct Torque Control）的英文缩写，它是继矢量变换控制技术之后，在20世纪80年代中期发展起来的一种新型的交流异步电机变频调速技术。
DTC 是交流传动领域电机控制方式的一次革命，它从零转速开始不使用电机轴上的脉冲编码器和扭矩传感器就可以实现对电机转速的控制，并具有的转矩动态响应和优异的转速-转矩控制特性。
DTC 对交流测功机来说是一个*的方案，它可以对加载电机的核心参量—转矩进行直接控制。从而开发出交流测功机的能力，并给所有测功机应用提供了益处。
3.3 转矩控制
变频器的主要用途是控制转速，实现交流异步电机的无级调速。因此，变频器的转速控制特性非常好，转速的开环控制精度可以达到千分之一秒（0.1%），而闭环控制精度则可以达到万分之一秒（0.01%）。
在绝大多数应用场合，变频器没有转矩控制的要求，当然也就没有准确控制转矩的功能。但是作为交流测功应用的变频器，必须准确的控制加载电机的转矩，因此需要采取另外的控制策略来实现变频器对转矩的控制。这是交流测功机应用之变频器必须解决的问题，也是交流测功机的关键技术和难点。
为了实现变频器对转矩的准确控制，人们很自然都会想到 PID 闭环控制策略。即加装扭矩传感器，把传感器的测量的信号做反馈，通过 PID 调节器来控制变频器的内部转矩给定。
PID 是一种经典的闭环控制策略，广泛应用于工业自动化的各个领域，如转速控制、温度控制、流量控制、压力控制等等。PID 有多种算法，可以由计算机、PLC 或的 PID 模块来实现。由于各家使用的 PID 策略不同，调试的水平也各有千秋，因此 PID 转矩闭环的实际效果也只有谁用谁知道。
我们把这种在变频器之外，独立完成的转矩闭环控制策略简称为“体外循环”，以区别于高标公司的直接在变频器内部实现的“体内循环”。
根据我们的研究和试验，采用“体外循环”的方案不能实现高精度的转矩闭环控制，转矩的动态特性也将大大降低。同时存在 PID 参数难以整定，容易产生启动过冲和震荡等。其原因是 DTC 变频器的转矩动态响应太快了，传统的 PID 控制策略根本无法快速而准确的控制加载电机的转矩。详细的技术分析可参阅李茂森写的《交流测功机转矩闭环策略之研究》。
为了实现高精度的转矩闭环控制，重庆高标公司在 ABB 传动部的大力支持与帮助下，经过深入的研究和反复的试验，结合 DTC 变频器的特性，采用了一种新的控制策略，实现了 DTC 高动态响应与高精度转矩控制的结合。
高标公司转矩闭环控制策略的主要方法是将控制程序安装在变频器主板的内存中，与变频器的其它控制程序高度集成，协调统一。我们把这种直接在变频器内部完成的转矩闭环控制策略成为“体内循环”。
高标公司转矩闭环控制策略的主要特点有：
（1） 使用 ABB 变频器的可编程功能模块来实现转矩闭环控制。这些功能模块均为软件模块，包括比较器、加法器和 PI 运算器等。它们自己能够很好的与 ABB 变频器的参数进行匹配，不存在参数换算、比例修正和时间延迟等协调问题。
（2） 使用 ABB 变频器自身的模拟信号输入口来直接采集扭矩传感器的模拟信号，避免数据采集和转换过程中的误差和延时。数据采集精度 24 位，内部运算精度 48 位。
（3） 编程和调试完成后的控制程序直接下载到变频器的主板上，可靠性*。
需要特别指出的是，采用“体内循环”策略来做转矩闭环控制，对扭矩传感器有很高的要求，特别是扭矩传感器的动态响应时间必须小于 DTC 变频器的动态响应时间（小于 5 毫秒）。我们试验的结果是达到了千分之一（0.1%）的转矩控制精度，就我们目前所知，属于世界zui高水平。
4 试验与分析
4.1 操作与控制
有了 D8001 交流测功机控制器，我们就可以轻轻松松的做加载试验了。D8001 是一款功能齐全的智能仪器，在其前面板上，设计有各种功能按钮和旋钮。加载电机的运行模式和转速-转矩设定可以手动操作，也可通过以太网由计算机进行自动控制。由于采用了 ABB * DTC 直接转矩控制技术和高标公司的转矩控制策略，动态响应快，控制精度高，可重复性好，控制器的使用非常的简单和方便。
（1） 功能按钮
##61550; 故障复位（RESET）：当显示变频器或控制器出现故障时，按键复位。
##61550; 电机转向（FOR／REV）：电机正转（FOR），或电机反转（REV）。
##61550; 控制模式（DTC／PID）：转矩开环控制（DTC），或转矩闭环控制（PID）。
##61550; 加载模式（SPD／TOR）：定转速控制（SPD），或定转矩控制（TQE）。
##61550; 功能键（F1 和 F2）：预先定制的加载功能，如动态堵转、带载启动等。
##61550; 加减按钮（UP-DOWN）：手动单步加减设定按键，每步 1 rpm或 0.1 Nm。
（2） 转速和转矩设定
D8001 控制器的转矩设定和转速设定使用同一个旋钮，它能够根据运行模式自动选择转速设定或转矩设定。设定旋钮使用脉冲发生器，设定准确，手感*。
（3） 启动和停止
转速和转矩设定旋钮带有启动／停止运行功能，按一次旋钮启动，再按一次则停止。
（4） 显示
在 VFD 显示屏可以显示 D8001 控制器的各种参数和状态。显示参数有转速、转矩的设定值、实际值和功率的计算值。特殊参数显示和状态可以定制，如产品的合格与不合格检验。
##61550; 故障复位（RESET）：当显示变频器或控制器出现故障时，按键复位。
##61550; 电机转向（FOR／REV）：电机正转（FOR），或电机反转（REV）。
##61550; 控制模式（DTC／PID）：转矩开环控制（DTC），或转矩闭环控制（PID）。
##61550; 加载模式（SPD／TOR）：定转速控制（SPD），或定转矩控制（TQE）。
##61550; 功能键（F1 和 F2）：预先定制的加载功能，如动态堵转、带载启动等。
##61550; 加减按钮（UP-DOWN）：手动单步加减设定按键，每步 1 rpm或 0.1 Nm。
（2） 转速和转矩设定
D8001 控制器的转矩设定和转速设定使用同一个旋钮，它能够根据运行模式自动选择转速设定或转矩设定。设定旋钮使用脉冲发生器，设定准确，手感*。
（3） 启动和停止
转速和转矩设定旋钮带有启动／停止运行功能，按一次旋钮启动，再按一次则停止。
（4） 显示
在 VFD 显示屏可以显示 D8001 控制器的各种参数和状态。显示参数有转速、转矩的设定值、实际值和功率的计算值。特殊参数显示和状态可以定制，如产品的合格与不合格检验。
4.2 试验模式
D8001 一个非常重要的特点是可编程，因而可以进行适应各种应用。常用的几种运行模式已经设计在其中，无论是手动操作还是计算机控制，都十分的灵活方便。
特殊的运行模式可以单独定制（功能键 F1 或 F2），如动态堵转，带载启动或产品的合格与不合格检验。更为复杂的加载方法和运行模式可以通过计算机测试软件来实现。
在运行过程中可以通过测试软件自动记录想要的参数，以便绘制曲线进行特性分析。
（1） 瞬间加载（定转矩控制）
正反向任意连续加载，加载电机吸收能量消耗在外接的电阻上或直接返回电网。
（2） 反拖切换（定转速控制）
在空载或加载过程中瞬间将测功机转换为电动机，拖动原动机旋转。转换过程瞬间完成，不停机。
（3） 动态堵转（零转速控制）
快速将空载旋转的原动机强制到零速堵转状态，无需机械制动器。从空转到堵转的加载时间约 1 到 3 秒钟。堵转状态的运行时间不受限制，加载电机不发热。
（4） 带载启动（恒转矩控制）
预先设定一个负载转矩，启动过程中负载转矩始终保持恒定不变。
（5） 产品检验（定参数控制）
按照预定的检验参数和运行模式，运行中自动检测，给出产品合格或不合格判断。
（6） 自动加载（计算机控制）
通过计算机按照编写的测试程序自动加载，单点、多点、阶跃、斜线、曲线均可。
以下是对两个交流伺服系统进行两种不同加载试验的伺服分析实例。从测试曲线中我们可以非常直观的观察到在启动、加载、卸载的瞬间和动态区域内，伺服系统转矩和转速的变化过程。因此，只有通过伺服分析，才能明明白白的知道我们自己产品到底如何？与其它公司产品比较有什么差异？差异又在什么地方？。有了伺服分析，这一系列的问题都迎刃而解。
实例1：带载启动
德国KEB交流伺服系统，电机额定转矩3.2 Nm，额定转速 3,000 rpm。
图7是的该伺服系统启动特性测试曲线，试验转速500 rpm，模拟加载转矩5 Nm。
有了伺服特性曲线，我们可以从不同的角度来分析伺服系统的特性。对此伺服系统，我们的分析如下：
##61550; 电机从零转速到500 rpm的启动时间为1.5 秒。转速上升非常平滑，无过冲。
##61550; 电机输出转矩的上升也非常迅速和平滑，时间约1秒钟。
##61550; 请特别注意，当转速快接近设定值 500 rpm 时，转矩上升出现了拐点（3.5 Nm与3秒点）。我们认为这是为了保证转速上升的稳定性和准确性，而采取的特别控制策略。由此可见，KEB伺服控制器的控制策略有独到之处，这一点值得我们学习和借鉴。
D8001 一个非常重要的特点是可编程，因而可以进行适应各种应用。常用的几种运行模式已经设计在其中，无论是手动操作还是计算机控制，都十分的灵活方便。
特殊的运行模式可以单独定制（功能键 F1 或 F2），如动态堵转，带载启动或产品的合格与不合格检验。更为复杂的加载方法和运行模式可以通过计算机测试软件来实现。
在运行过程中可以通过测试软件自动记录想要的参数，以便绘制曲线进行特性分析。
（1） 瞬间加载（定转矩控制）
正反向任意连续加载，加载电机吸收能量消耗在外接的电阻上或直接返回电网。
（2） 反拖切换（定转速控制）
在空载或加载过程中瞬间将测功机转换为电动机，拖动原动机旋转。转换过程瞬间完成，不停机。
（3） 动态堵转（零转速控制）
快速将空载旋转的原动机强制到零速堵转状态，无需机械制动器。从空转到堵转的加载时间约 1 到 3 秒钟。堵转状态的运行时间不受限制，加载电机不发热。
（4） 带载启动（恒转矩控制）
预先设定一个负载转矩，启动过程中负载转矩始终保持恒定不变。
（5） 产品检验（定参数控制）
按照预定的检验参数和运行模式，运行中自动检测，给出产品合格或不合格判断。
（6） 自动加载（计算机控制）
通过计算机按照编写的测试程序自动加载，单点、多点、阶跃、斜线、曲线均可。
4.3 分析实例
以下是对两个交流伺服系统进行两种不同加载试验的伺服分析实例。从测试曲线中我们可以非常直观的观察到在启动、加载、卸载的瞬间和动态区域内，伺服系统转矩和转速的变化过程。因此，只有通过伺服分析，才能明明白白的知道我们自己产品到底如何？与其它公司产品比较有什么差异？差异又在什么地方？。有了伺服分析，这一系列的问题都迎刃而解。
实例1：带载启动
德国KEB交流伺服系统，电机额定转矩3.2 Nm，额定转速 3,000 rpm。
图7是的该伺服系统启动特性测试曲线，试验转速500 rpm，模拟加载转矩5 Nm。
有了伺服特性曲线，我们可以从不同的角度来分析伺服系统的特性。对此伺服系统，我们的分析如下：
##61550; 电机从零转速到500 rpm的启动时间为1.5 秒。转速上升非常平滑，无过冲。
##61550; 电机输出转矩的上升也非常迅速和平滑，时间约1秒钟。
##61550; 请特别注意，当转速快接近设定值 500 rpm 时，转矩上升出现了拐点（3.5 Nm与3秒点）。我们认为这是为了保证转速上升的稳定性和准确性，而采取的特别控制策略。由此可见，KEB伺服控制器的控制策略有独到之处，这一点值得我们学习和借鉴。
根据伺服系统的特点，提出了伺服分析重要性和必要性。专门为伺服系统量身定制了伺服分析与检测平台，并对测控系统进行了创新性的设计与应用，包括交流测功机、测功机控制器和扭矩传感器，实现了伺服电机与伺服驱动器的集成检测。
到目前为止，由重庆高标公司设计和制造的检测平台已交付兵器部五八所等多家单位。使用结果表明，该检测平台符合产品研发的需要，为提高产品性能和质量发挥了极为重要的作用。
到目前为止，由重庆高标公司设计和制造的检测平台已交付兵器部五八所等多家单位。使用结果表明，该检测平台符合产品研发的需要，为提高产品性能和质量发挥了极为重要的作用。
