一种抗冲击载荷的伺服控制器的制作方法

文档序号:12568275阅读:402来源:国知局

本实用新型属于抗冲击载荷技术领域,涉及一种抗冲击载荷的伺服控制器。



背景技术:

目前,现有的伺服控制器系统是由伺服控制器及执行机构电机等组成。大多用于传统的机械设备,如数控机床、工业机器人、焊接机、电梯、纺织机械、各种切割机中;在实际运行过程中,负载相对稳定,无突加突减现象,无重冲击载荷,其动态特性和静态特性基本满足机械设备要求。

但对于某装备系统的主动力执行机构,传动链中工况极其复杂,负载具有重冲击载荷之特性,使得普通伺服控制器不能满足其性能要求,动态降落严重,恢复时间长。



技术实现要素:

本实用新型的目的在于克服上述现有技术的缺点,提供一种抗冲击载荷的伺服控制器。该装置瞬间点动工作、短时连续工作,空载及加载等方面抗冲击载荷扰动能力强,能够满足某装备实测指标要求,满足某装备系统的使用要求。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来解决的:

这种抗冲击载荷的伺服控制器,包括数字信号处理模块,数字信号处理模块与输入模块连接,数字信号处理模块还与旋转变压器连接,旋转变压器与执行机构连接,数字信号处理模块与存储模块连接,数字信号处理模块还与电源模块连接;所述存储模块为E2PROM带电可擦写可编程只读存储器;所述旋转变压器为AU6802跟踪式旋变数字转换器。

更进一步的,本实用新型的特点还在于:

其中数字信号处理模块与输入模块之间设置有逆变模块。

其中逆变模块为型号为PM600DV1A060的智能功率模块。

其中逆变模块与数字信号处理模块之间并行连接有驱动电路模块和电流控制模块。

其中电流控制模块采用磁平衡式霍尔电流反馈,电流控制模块的相应速度为1us。

其中执行机构为交流伺服电机。

其中交流伺服电机每相绕组反电势为正弦波。

其中存储模块与脉冲接口连接,存储模块还与控制接口连接。

其中控制接口为I/O控制接口。

其中数字信号处理模块通过通讯接口与上位机装置连接。

本实用新型的有益效果是:E2PROM组成的外围硬件电路负责变量参数处理、以及完成外部I/O信号管理、位置脉冲指令信号处理、故障信号的处理等功能;AU6802能够实现电机位置信号实时监测的数字化,并且AU6802的分辨率可供用户选择,对于不同的跟踪速度,可选择不同的分辨率,能够保证信号的稳定性和灵敏性。

更进一步的,采用PM600DV1A060作为逆变模块,该装置为混合集成功率器件,由具有电流传感功能的IGBT芯片及其驱动保护电路组成;其中驱动保护电路为过热、短路和欠压锁定保护电路,提高了控制器的可靠性。

更进一步的,电流控制模块采用磁平衡式霍尔电流反馈,相应速度为1us,其输出形式为电流信号,经过电阻转换成电压信号,实现了强弱电的隔离;电流控制模块通过合理设置电流采样时机,能够消除功率管的开关噪声。

更进一步的,采用交流伺服电机,并且交流伺服电机每相绕组反电势和输入电流波形都是正弦波,相电流和电机反电势相位同相,力矩和正弦波幅值成正比关系;每相正弦波反电势和相电流的频率是由转子转速决定的,通过转子位置传感器检测出转子相对于定子的绝对位置,并产生正弦波相电流,使该电流与该相反电势保持同相。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

其中:1为输入模块;2为变换模块;3为存储和接口模块;4为电源模块;5为脉冲接口;6驱动电路模块;7为逆变模块;8为执行机构;9为电流控制模块;10为旋转变压器;11为数字信号处理模块;12为通讯接口;13为上位机装置;14为控制接口;15为模拟接口。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述:

本实用新型一种抗冲击载荷的伺服控制器,如图1所示,包括数字信号处理模块11,数字信号处理模块11能够完成实时性要求高的伺服控制任务,该任务包括电流、速度和位置三个数字调节环的控制和调节,以及PWM信号发生等;数字信号处理模块11采用12位高速A/D芯片对电流采样;数字信号处理模块11与输入模块1连接,输入模块1提供输入电流,并且电源模块4与输入模块1连接;输入模块1与数字信号处理模块11之间设置有逆变模块7,逆变模块7为型号为PM600DV1A060的智能功率模块,该装置为混合集成功率器件,由具有电流传感功能的IGBT芯片及其驱动保护电路组成,该驱动保护电路包括过热、短路和欠压锁定保护电路。

逆变模块7与数字信号处理模块11之间还并联设置有驱动电路模块6和电流控制模块9;其中驱动电路模块6为驱动执行机构8的驱动电路;其中电流控制模块9采用磁平衡式霍尔电流反馈,其相应速度为1us,输出形式为电流信号,并且电流信号经过电阻转换成电压信号,实现了强弱电的隔离;并且通过硬件滤波和控制模块9合理设置电流采样的时机,能够滤除功率管的开关噪声;其中逆变模块7还与执行机构8连接,执行机构8为交流伺服电机,交流伺服电机的每相绕组反电势和输入电流波形都是正弦波,相电流和电机反电势相位同相,力矩和正弦波幅值成正比关系;每相正弦波反电势和相电流的频率是由转子转速决定的,通过转子位置传感器检测出转子相对于定子的绝对位置,由伺服驱动器强制产生出正弦波相电流,并使此电流与该相反电势严格保持同相。

执行机构8与数字信号处理模块11之间设置有旋转变压器10,旋转变压器10为AU6802跟踪式旋变数字转换器,该装置能够实现电机位置信号实时检测的数字化,并且该装置的分辨率可供用户选择,对于不同的跟踪速度,可选择不同的分辨率。通过参数配置可保证信号的稳定性与灵敏性。

数字信号处理模块11还与存储和接口模块3连接,存储和接口模块3为E2PROM带电可擦写可编程只读存储器,存储和接口模块3负责变量参数处理、完成外部I/O信号管理、位置脉冲指令信号处理、故障信号的处理等功能;存储和接口模块3还与控制接口14连接,控制接口14为I/O控制接口;存储和接口模块3还与脉冲接口5连接。

数字信号处理模块11还与通讯接口12连接,通讯接口12与上位机装置13连接,上位机装置13为上位PC机。

本实用新型的工作流程是:上位机装置13通过通讯接口12向数字信号处理模块11进行数据交换,该数据交换包括参数上传、指令下装、运转情况显示、通信端口设置、旋变零位调整、驱动器I/O口状态、故障显示等数据信息的交互;并且该伺服控制器采用标准的RS422电气通信协议。通过约定的通信协议可以对数字信号处理模块11进行自检、速度设置、使能设置,并利用I/O口对其操作控制。

本实用新型中电流控制模块9为线性电流控制器。交流伺服电机反馈电流与参考电流相比较,所得误差信号经PI调节后,采用SVPWM方式输出PWM波形,控制电机电流跟随指令电流。低速时,由于电机反电势较小,通过PI调节的积分作用可基本抵消反电势的干扰,因而总的电流控制特性良好。高速时,由于电机反电势的干扰,使得外加电压与电动势的差值减小,电流变化率降低,实际电流和给定电流间将出现明显的幅值、相位偏差。当电机转速很高时,实际电流很难跟踪给定电流。为了提高电流环的动态跟随性能,在系统稳定的前提下,应尽量提高电流环的比例放大系数,减小积分时间常数,以减小反电势对该环节的影响。在某装备系统中,要求具有很强的抗冲击载荷扰动能力,高速时具有很强的过载能力,因此必须调整PWM调制周期和特殊的电流调节控制算法。对于速度控制器的设计,同样为补偿速度给定输入信号的硬件滤波,对速度反馈设置了信号软件滤波。在系统速度稳定的前提下,应尽量提高速度环的比例放大系数,减小积分时间常数。

当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1