专利名称：高压带电作业机器人液压伺服控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于高压带电作业液压伺服控制系统领域，尤其涉及一种发送、接收控制信号并进行液压伺服位置闭环控制，以便控制高压带电作业机器人液压平台的转动方向、速度的高压带电作业机器人液压伺服控制器。
背景技术：
为了提高带电作业的自动化水平和安全性，减轻操作人员的劳动强度和强电磁场对操作人员的人身威胁，从80年代起许多国家都先后开展了带电作业机器人的研究，如日本、西班牙、美国、加拿大、法国等国家先后开展了对带电作业机器人的研究。2002年我国也进行了高压带电作业机器人产品化样机的研制。开环控制系统是指控制指令发出后，执行机构按照指令执行，控制对象的响应情况由运行人员自行监视。闭环控制系统在开环控制系统上多了一个调节器，调节器接收控制对象的响应反馈，同设定值共同进入调节器，由调节器控制和调整输出的控制指令，最终使控制对象稳定在运行人员设定的设定值。开环控制系统理论上是可以通过增加调节器来实现闭环控制的。通过对调节器参数的设定和整定，能实现自动控制。目前所用的液压控制系统多是比例阀+液压缸等开环形式，控制精度低，容易受到外界干扰，输出一旦出现误差无法补偿。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了解决上述问题，提供一种高压带电作业机器人液压伺服控制器，它具有闭环精度高，启动制动平稳，操作安全方便的优点。为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案—种高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，包括人机接口电路、液压伺服驱动电路、电源，液压伺服驱动电路分别通过线路与人机接口电路、电源连接。液压伺服驱动电路包括微控制器、DA转换电路、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸、 位置反馈电位器，所述微控制器内装有AD转换电路，并且微控制器通过线路与DA转换电路连接，DA转换通过线路与伺服放大器连接，伺服放大器通过线路与电液伺服阀连接，电液伺服阀通过管路与液压缸连接，液压缸通过线路与微控制器内的AD转换电路连接，液压缸与微控制器内的AD转换电路连接线路中串联位置反馈电位器，构成闭环控制系统。人机接口电路包括距离测量传感器、液晶模块电路、AD转换电路，液晶模块电路、 距离测量传感器通过线路与液压伺服驱动电路中的微控制器连接，距离测量传感器与液压伺服驱动电路中的微控制器连接线路中串联AD转换电路。电源通过线路分别与液压伺服驱动电路中的微控制器、DA转换电路、伺服放大器连接。微控制器采用32位DSP2812芯片，DA转换电路采用12位数模转换器，位置反馈传感器采用360度旋转电位器。[0012]距离测量传感器采用测量精度高的超声波测距仪。微控制器负责距离测量数据的采集、位置反馈数据的采集、PID积分分离算法的处理及状的输出指示，输出数字信号到DA转换电路。液晶模块电路完成信号状态的指示。距离测量传感器负责与目标物的距离测量，输出模拟量信号经过AD转换电路输出数字量到微控制器。距离测量传感器和液晶模块电路，用来完成人机交互的工作。电源电源电路带过压、过流、低压、防反接保护，向微控制器、AD转换电路、电液伺服阀等各电路提供电源。DA转换电路输出电压范围-IOV +10V，用于接收来自微控制器的控制信号，并进行DA转换处理，输出模拟量到伺服放大器。伺服放大器采用电流负反馈形式，输出电流成线性变化，用来接收来自DA转换的信息并进行电流负反馈控制。电液伺服阀用于接收伺服放大器的输出模拟电流控制信号。位置反馈传感器位置精度千分之一，输出电压与角度成线性变化，通过位置传感器采集输出轴的角度值，经过AD转换电路后，接到微控制器，并加上积分分离PID控制算法，以便输出流量快速稳定在要求水平。液压油缸用来在驱动信号的控制下按所需要的方向、速度运动。给定值Ui(k)与位置反馈值uf(k)同时输入到微控制器，经过微控制器做差值e(k) =Ui(k)-uf(k)处理，输出数字量信号；数字量信号输入到DA转换器，输出电压模拟值u ； 模拟值u再经过电流反馈伺服放大器处理，输出电流值Ai ；电流值Ai再输入到电液伺服阀，电液伺服阀的开口大小位置值X ；位置值X再经过齿轮齿条转换成角度值θ f，带动液压缸的运转；液压缸的角度值θ f再经过位置反馈传感器转换为Uf (k)，输入到积分分离控制
ο位置伺服反馈环节加上了积分分离PID控制算法，距离测量传感器采集位置轴的反馈值uf (k)，通过与给定的电流值Ui (k)相比较，产生的差值经过积分分离PID算法处理， 输出控制信号控制电液伺服阀。设ε为PID控制算法的积分分离阀，在控制过程中，当
e(k) > ε时，采用PD控制，以减少超调量；当|e(k)|彡ε时，则采用PID控制，以保证位置反馈控制精度，并保证控制系统的稳定性。本实用新型的有益效果本实用新型提供一种发送、接收控制信号并进行液压伺服位置闭环控制，以便控制高压带电作业机器人液压平台的转动方向、速度的高压带电作业机器人液压平台伺服控制器。1.液压系统采用伺服闭环控制，位置精度高，启动制动平稳，操作也更加安全方便，满足高压带电机器人液压伺服平台控制要求。2.电源电路带过压、过流、低压、防反接保护，可靠性高。3.本控制器可以进行无极变速，正反转控制，控制灵活，可靠性高。4.本控制器采用积分分离PID控制算法，功能强可以进行复杂算法处理，消除液压系统工作不稳定对控制系统动态性能的影响。
图1为本实用新型液压伺服控制器的组成图；图2为本实用新型液压伺服系统原理图；图3为本实用新型积分分离PID控制程序流程图。其中，1.微控制器，2.液晶显示模块，3.距离测量传感器，4.AD转换电路，5.电源， 6.DA转换电路，7.伺服放大器，8.电液伺服阀，9.位置反馈电位器，10.液压缸。
具体实施方式
以下结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。如图1、图2、图3所示，本实用新型液晶模块电路2完成信号状态的指示，距离测量传感器3负责与目标物的距离测量，输出模拟量信号经过AD转换电路4输出数字量到微控制器1，距离测量传感器3和液晶模块电路2，用来完成人机交互的工作，电源5向微控制器1、AD转换电路6、电液伺服阀7等各电路提供电源。给定值Ui (k)与位置反馈值uf (k)同时输入到微控制器1，经过微控制器1做差值 e(k) =Ui(k)-Uf(k)处理，输出数字量信号；数字量信号输入到DA转换器6，输出电压模拟值U;模拟值u再经过电流反馈伺服放大器7处理，输出电流值Ai;电流值Ai再输入到电液伺服阀8，电液伺服阀8的开口大小位置值X ；位置值X再经过齿轮齿条转换成角度值 θ f，带动液压缸10的运转；液压缸10的角度值θ f再经过位置反馈传感器9转换为uf (k)， 输入到积分分离控制器1。位置伺服反馈环节加上了积分分离PID控制算法，距离测量传感器3采集位置轴的反馈值uf (k)，通过与给定的电流值Ui (k)相比较，产生的差值经过积分分离PID算法处理，输出控制信号控制电液伺服阀8。设ε为PID控制算法的积分分离阀，在控制过程中， 当|e(k)|> ε时，采用PD控制，以减少超调量；当|e(k) I彡ε时，则采用PID控制，以保证位置反馈控制精度，并保证控制系统的稳定性。上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式
进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。
权利要求1.一种高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，包括人机接口电路、液压伺服驱动电路、电源，所述液压伺服驱动电路分别通过线路与人机接口电路、电源连接。
2.如权利要求1所述高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，所述液压伺服驱动电路包括微控制器、DA转换电路、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸、位置反馈电位器， 所述微控制器内装有AD转换电路，并且微控制器通过线路与DA转换电路连接，DA转换通过线路与伺服放大器连接，伺服放大器通过线路与电液伺服阀连接，电液伺服阀通过管路与液压缸连接，液压缸通过线路与微控制器内的AD转换电路连接，所述液压缸与微控制器内的AD转换电路连接线路中串联位置反馈电位器，构成闭环控制系统。
3.如权利要求1所述高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，所述人机接口电路包括距离测量传感器、液晶模块电路、AD转换电路，所述液晶模块电路、距离测量传感器通过线路与液压伺服驱动电路中的微控制器连接，所述距离测量传感器与液压伺服驱动电路中的微控制器连接线路中串联AD转换电路。
4.如权利要求1所述高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，所述电源通过线路分别与液压伺服驱动电路中的微控制器、DA转换电路、伺服放大器连接。
5.如权利要求2所述高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，所述微控制器采用32位DSP2812芯片，所述DA转换电路采用12位数模转换器，所述位置反馈传感器采用360度旋转电位器。
6.如权利要求3所述高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，所述距离测量传感器采用测量精度高的超声波测距仪。
专利摘要本实用新型公开了一种高压带电作业机器人液压伺服控制器，其特征是，包括人机接口电路、液压伺服驱动电路、电源，液压伺服驱动电路分别通过线路与人机接口电路、电源连接，液压伺服驱动电路包括微控制器、DA转换电路、伺服放大器、电液伺服阀、液压缸、位置反馈电位器，提供一种发送、接收控制信号并进行液压伺服位置闭环控制，以便控制转动方向、速度，液压系统采用伺服闭环控制，位置精度高，启动制动平稳，操作也更加安全方便，满足控制要求，可靠性高，可以进行无极变速，正反转控制，控制灵活，可靠性高，采用积分分离PID控制算法，功能强可以进行复杂算法处理，消除液压系统工作不稳定对控制系统动态性能的影响。
文档编号G05D1/02GK202281954SQ20112038310
公开日2012年6月20日 申请日期2011年10月9日 优先权日2011年10月9日
发明者刘宏萍, 宋述停, 崔向阳, 李健, 沈晓丽, 王健, 穆广祺, 谢江宏 申请人:山东鲁能智能技术有限公司, 山西省电力公司长治供电分公司