一种伺服驱动器的柔性控制方法
【技术领域】
[0001 ]本发明属于数控机械自动化控制技术领域，具体涉及一种伺服驱动器的柔性控制方法。
【背景技术】
[0002]运动控制系统包括运动控制器、伺服驱动器和伺服电机三部分，各自的职能为:运动控制器按给定位置和速度指令规划运动轨迹并把运动指令发送到伺服驱动器;伺服驱动器把运动指令转换成开关信号，通过控制驱动功率模块的通断来控制电机的三相电的通电顺序和时间；伺服电机按照三相电的通电节拍完成相应的运动。
[0003]目前运动控制器与伺服驱动器的连接方式有以下三种:脉冲型、总线型和模拟量型。脉冲型的传输方式具有的缺点是一旦出现多或少脉冲，伺服系统无法鉴别，依然按照给定的脉冲控制电机运行；总线型的通讯方式存在的缺点是通信协议复杂，对硬件的处理能力和稳定性要求较高。模拟量型的传输方式存在“零飘”和抗干扰性差等缺点。现有的产品只是拥有其中一种技术，即只能在上述三种连接方式中选择一种。
[0004]由于电机在启动和刹车的时候，存在惯性，而且电流很大，处理不好，不但不能保证控制精度，而且容易烧坏器件，然而现有的运动控制器只是开环，伺服驱动器具有位置、速度、转矩三闭环控制。位置、速度以及转矩不能根据应用场合在运动控制器和伺服驱动器之间灵活组合和配置控制模式，因此，如何根据被控对象的控制量灵活配置被控量;根据控制精度灵活搭配控制环;根据处理器的性能(如运算时间)，柔性增加或减少控制环是目前亟待解决的技术问题。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是克服现有技术中的不足之处，提供一种伺服驱动器的柔性控制方法，以实现柔性增加或减少控制环。
[0006]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0007]—种伺服驱动器的柔性控制方法，包括以下步骤:
[0008]—、根据电机要运行的位置和允许的运行速度，设定启动位移、启动速度以及刹车位移、刹车速度；
[0009]二、设定位移控制算法及步骤、速度控制算法及步骤以及转矩控制算法及步骤；
[0010]三、基于上述步骤二的算法及步骤，在伺服驱动器设置有控制环选通信号模块，所述控制环选通信号模块定义有以下X、Y、Z三个信号选择导通值:
[0011 ] X导通，则执行位移控制算法及步骤；
[0012]Υ导通，则执行速度控制算法及步骤；
[0013]z导通，则执行转矩控制算法及步骤；
[0014]其中，Χ、Υ、Ζ都不导通，则开环控制，即位移、速度、转矩都不控制;通过调整控制环选通信号模块的信号选择导通值，则可以增加或减少控制环。
[0015]具体的，所述位移控制算法及步骤具体为:
[0016]给定位移量让电机运行一定位移，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，求出位移误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机位移量等于或接近给定位移量。
[0017]具体的，所述速度控制算法及步骤具体为:
[0018]给定速度值使电机运行，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，并求出当前速度，求出速度误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机运行速度等于或接近给定位速度值。
[0019]具体的，所述转矩控制算法及步骤具体为:
[0020]通过转矩传感器或霍尔传感器检测出电机转矩或者电流反馈，跟速度环控制输出作比较，求出转矩或者电流误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机转矩等于或接近外部负载阻矩。
[0021]本发明相比现有技术具有以下优点及有益效果:
[0022]1)本发明可以根据被控对象的控制量灵活配置被控量，根据控制精度灵活搭配控制环，根据处理器的性能，柔性增加或减少控制环。
[0023]2)本发明提出的柔性控制方法能适应复杂过程的建模以及多变量全自动控制:如注塑过程，如建模阶段采用本发明提出的开环控制模式，注射阶段采用速度控制模式，保压阶段则采用转矩控制模式，现有技术是通过人工操作切换每个阶段，无法实现全自动化控制，本发明有效解决了上述技术问题。
【具体实施方式】
[0024]下面结合实施例对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。
[0025]实施例
[0026]本实施例提供一种伺服驱动器的柔性控制方法，包括以下步骤:
[0027]—、根据电机要运行的位置和允许的运行速度，设定启动位移、启动速度以及刹车位移、刹车速度；
[0028]其中，本实施例所述设定启动位移、启动速度以及刹车位移、刹车速度采用三段式的速度规划算法:
[0029]加速段A:采用线性函数规律变频加速，满足数学公式:V= VQ+a*t。其中，vo是初始速度，a为加速度，t为时间。
[0030]匀速段B:恒定输出，满足数学公式:V=F.
[0031]减速度C:采用指数函数规律变频减速，满足数学公式:v=F-Xt。其中，X为底数。
[0032]二、设定位移控制算法及步骤、速度控制算法及步骤以及转矩控制算法及步骤；
[0033]三、基于上述步骤二的算法及步骤，在伺服驱动器设置有控制环选通信号模块，所述控制环选通信号模块定义有以下X、Y、Z三个信号选择导通值:
[0034]X导通，则执行位移控制算法及步骤；
[0035]Υ导通，则执行速度控制算法及步骤；
[0036]Ζ导通，则执行转矩控制算法及步骤；
[0037]其中，Χ、Υ、Ζ都不导通，则开环控制，即位移、速度、转矩都不控制;通过调整控制环选通信号模块的信号选择导通值，则可以增加或减少控制环。
[0038]具体的，所述位移控制算法及步骤具体为:
[0039]给定位移量让电机运行一定位移，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，求出位移误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机位移量等于或接近给定位移量。
[0040]具体的，所述速度控制算法及步骤具体为:
[0041]给定速度值使电机运行，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，并求出当前速度，求出速度误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机运行速度等于或接近给定位速度值。
[0042]具体的，所述转矩控制算法及步骤具体为:
[0043]通过转矩传感器或霍尔传感器检测出电机转矩或者电流反馈，跟速度环控制输出作比较，求出转矩或者电流误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机转矩等于或接近外部负载阻矩。
[0044]上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种伺服驱动器的柔性控制方法，其特征在于，包括以下步骤: 一、根据电机要运行的位置和允许的运行速度，设定启动位移、启动速度以及刹车位移、刹车速度； 二、设定位移控制算法及步骤、速度控制算法及步骤以及转矩控制算法及步骤； 三、基于上述步骤二的算法及步骤，在伺服驱动器设置有控制环选通信号模块，所述控制环选通信号模块定义有以下x、Y、z三个信号选择导通值: X导通，则执行位移控制算法及步骤； Υ导通，则执行速度控制算法及步骤； Ζ导通，则执行转矩控制算法及步骤； 其中，Χ、Υ、Ζ都不导通，则开环控制，即位移、速度、转矩都不控制;通过调整控制环选通信号模块的信号选择导通值，则可以增加或减少控制环。2.根据权利要求1所述的伺服驱动器的柔性控制方法，其特征在于，所述位移控制算法及步骤具体为: 给定位移量让电机运行一定位移，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，求出位移误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机位移量等于或接近给定位移量。3.根据权利要求2所述的伺服驱动器的柔性控制方法，其特征在于，所述速度控制算法及步骤具体为: 给定速度值使电机运行，编码器采集实际位移量，跟给定位移作比较，并求出当前速度，求出速度误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机运行速度等于或接近给定位速度值。4.根据权利要求3所述的伺服驱动器的柔性控制方法，其特征在于，所述转矩控制算法及步骤具体为: 通过转矩传感器或霍尔传感器检测出电机转矩或者电流反馈，跟速度环控制输出作比较，求出转矩或者电流误差，通过分数阶PID算法，调整控制输出，最终使得电机转矩等于或接近外部负载阻矩。
【专利摘要】本发明公开了一种伺服驱动器的柔性控制方法，包括以下步骤：根据电机要运行的位置和允许的运行速度，设定启动位移、启动速度以及刹车位移、刹车速度；设定位移控制算法及步骤、速度控制算法及步骤以及转矩控制算法及步骤；基于上述步骤二的算法及步骤，在伺服驱动器设置有控制环选通信号模块，所述控制环选通信号模块定义有以下三个3个信号选择导通值：X导通，则执行位移控制算法及步骤；Y导通，则执行速度控制算法及步骤；Z导通，则执行转矩控制算法及步骤；其中，X、Y、Z都不导通，则开环控制，即位移、速度、转矩都不控制；通过调整控制环选通信号模块的信号选择导通值，则可以增加或减少控制环。本发明可以根据被控对象的控制量灵活配置被控量，柔性增加或减少控制环。
【IPC分类】H02P23/00
【公开号】CN105450131
【申请号】CN201510796499
【发明人】张碧陶
【申请人】张碧陶
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2015年11月18日