一种伺服机构的零位在线调节方法与流程

本发明属于伺服控制技术领域，具体涉及一种伺服机构的零位在线调节方法。

背景技术：

伺服系统包括一台伺服控制驱动器和四台旋转式伺服机构，伺服控制驱动器通过1553B总线与主控制器完成数据交换功能。由于伺服机构采用齿轮、丝杠和拨叉等传动装置，传动链的增多以及在机械加工、装配和安装过程中出现的误差，使机构的零位出现偏移，导致电气零位与机械零位并不重合。

为消除这种伺服机构的零位偏移，提高伺服系统的可靠性和稳定性，亟需本发明提出一种伺服机构的零位在线调节方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种伺服机构的零位在线调节方法，该方法能够消除伺服机构的零位偏移，提高伺服系统的可靠性和稳定性，易于实现。

实现本发明目的的技术方案：一种伺服机构的零位在线调节方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：接收“零位配置开关”指令；

步骤S2：解析“零位配置开关”指令；

步骤S3：接收“零位配置”指令；

步骤S4：解析“零位配置”指令；

步骤S5：加载配置参数；

步骤S6：将上述步骤S5中加载的配置参数作引入伺服机构的PID控制算法中，实现伺服机构的零位的在线调节。

所述的步骤S1具体步骤如下：

“零位配置开关”指令帧包括头字、开关状态字和校验码共3个数据字。头字0x0906代表本帧为“零位配置开关”指令。开关状态字为0xFF表示打开开关，0x00表示关闭开关，即有“打开零位配置开关”指令和“关闭零位配置开关”指令，接收到“零位配置开关”指令后执行步骤S2。

所述的步骤S2具体步骤如下：

步骤S201：首先读取数据区中的数据字；

步骤S202：判断第一个数据字是否为0x0906；

步骤S203：若头字正确则判断第三个数据字是否正确，若头字和校验码均正确无误，则更新开关状态并返回应答。

步骤S204：判断零位配置开关是否打开：若零位配置开关命令应答帧开关状态字为0xFF，表示零位配置开关处于打开状态，则继续执行步骤S3；若零位配置开关命令应答帧开关状态字为0x00，表示零位配置开关处于关闭状态，则返回执行步骤S1。

所述的步骤S3具体步骤如下：“零位配置”指令帧包括头字、1#～4#伺服机构的零位配置参数和校验码。头字0x0907代表本帧为“零位配置”指令，接收到“零位配置”指令后，则继续执行步骤S4。

所述的步骤S4具体步骤如下：

步骤S401：首先读取数据中的数据字，依次判断头字0x0907、校验码是否正确，若有误则返回相应的错误提示；

步骤S402：若头字和校验码均无误则判断开关是否打开、配置参数是否超限，若均无误则将配置参数保存到Flash的区域A和B中；

步骤S403：如在Flash擦除、烧写和校验中出现错误，则返回保存配置参数失败提示，返回执行步骤S3；如Flash擦除、烧写和校验成功，则返回配置成功提示，继续执行步骤S5。

所述的步骤S5具体步骤如下：

步骤S501：首先分别读取Flash中区域A和区域B的配置参数；

步骤S502：将Flash中区域A和区域B中的数据进行比较，若上述两个区域中的数据相同则加载配置参数，如不同则将参数值设置为默认值0。

所述的步骤S6具体步骤如下：将上述步骤S5中加载的配置参数作引入伺服机构的PID控制算法中，实现伺服机构的零位的在线调节。

本发明的有益技术效果在于：(1)本发明的零位调节方法能够实现各个型号的伺服机构零位调节功能，无需人工对伺服机构的电气和机械零位进行校正，仅需要一根通信电缆与工控机连接即可。通过制定严格的总线通信协议，将拟配置的参数通过协议下载到DSP中，该方法的使用可以大大简化伺服机构的零位调节流程，简化装配、调试人员的操作工艺。

(2)重要参数加载可靠性提高。零位配置参数由于需要参与到闭环控制中，其可靠性直接关系到整个伺服系统的可靠性。在进行配置参数的加载和校验过程中，在DSP的FLASH中开辟了两块区域A和B存储配置参数。控制器接收到配置参数后，将参数存入A和B区中，读取时将A与B读出的结果比对，若相同则视为参数正确。对配置参数加载前的数据校验，保证了重要参数的正确性和可靠性。

(3)设置零位配置开关，防止误触发。在进行零位调节前，首先要打开零位配置开关。本发明的方法适用于各个型号伺服机构的零位调节过程，为了防止本方法在型号的使用过程中被误触发，增加了零位配置开关，只有当开关处于打开状态时才允许进行伺服机构的零位在线调节，否则将被禁止。零位配置开关的设置使零位调节过程与伺服系统的其他协议功能分离开来，使整个调节过程更加安全、可靠。

(4)在总线协议的制定和解析过程中，应用了头字判断、校验码、配置超限提示、Flash擦除校验等多重可靠性措施，保证了伺服机构整个零位调节过程的可靠性。

附图说明

图1为本发明所提供的一种伺服机构的零位在线调节方法的总体流程图；

图2为本发明所提供的解析“零位配置开关”指令流程图；

图3为本发明所提供的解析“零位配置”指令流程图；

图4为本发明所提供的加载配置参数流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明所提供一种伺服机构的零位在线调节方法，该方法包括以下步骤：

步骤S1：接收“零位配置开关”指令。

“零位配置开关”指令由神州飞航公司的1553B总线测试软件下发，指令帧格式如下表1所示：帧内容包含3个数据字，分别是头字0x0906、开关状态字和校验码，开关状态字0xFF表示打开开关，0x00表示关闭开关，校验码是前面两个数据字的算术和。

表1零位配置开关命令帧表

头字0x0906代表本帧为“零位配置开关命令”。开关状态字为0xFF表示打开开关，0x00表示关闭开关，即有“打开零位配置开关”指令和“关闭零位配置开关”指令，接收到“零位配置开关”指令则执行步骤S2。

步骤S2：解析“零位配置开关”指令。

如图2和表2所示，解析“零位配置开关”指令的具体步骤如下：

步骤S201：首先读取Bu61580芯片RAM区中的数据字；

步骤S202：判断第一个数据字(头字)是否为0x0906；

步骤S203：若头字正确则判断第三个数据字(校验码)是否正确，若头字和校验码均正确无误，则更新开关状态并返回应答。

应答帧格式如下表2所示：帧内容包括3个字，分别是头字0x0906、开关状态字和校验码，开关状态字0xFF表示开关处于打开状态，0x00表示处于关闭状态。

表2零位配置开关应答帧表

步骤S204：判断零位配置开关是否打开：若零位配置开关命令应答帧开关状态字为0xFF，表示零位配置开关处于打开状态，则继续执行步骤S3；若零位配置开关命令应答帧开关状态字为0x00，表示零位配置开关处于关闭状态，则返回执行步骤S1。

步骤S3：接收“零位配置”指令。

“零位配置”指令由神州飞航公司的1553B总线测试软件下发，“零位配置”指令帧格式如下表3所示：帧内容包含6个数据字，分别是头字0x0907、1#～4#伺服机构的零位配置参数和校验码，零位配置参数的单位是0.01°，值域是-100～100，以此来控制零位配置的范围在-1°～1°，以免配置角度过大对伺服机构带来可能的损害，校验码是前面5个数据字的算术和。

表3零位配置命令帧表

头字0x0907代表本帧为“零位配置”指令，接收到“零位配置”指令后则执行步骤S4。

步骤S4：解析“零位配置”指令。

如图3和表4所示，解析“零位配置”指令的具体步骤如下：

步骤S401：首先读取Bu61580芯片RAM区中的数据字，依次判断头字0x0907、校验码是否正确，若有误则返回相应的错误提示；

步骤S402：若头字和校验码均无误则判断开关是否打开、配置参数是否超限(配置参数范围：-1°～1°)，若均无误则将配置参数保存到Flash的区域A和B中；

步骤S403：如在Flash擦除、烧写和校验中出现错误，则返回保存配置值失败提示，返回执行步骤S3；如Flash擦除、烧写和校验成功，则返回配置成功提示，继续执行步骤S5。

“零位配置”指令的应答帧格式如下表4所示：帧内容包含7个数据字，分别是头字0x0907、配置状态字、1#～4#伺服机构的零位配置参数和校验码，其中配置状态反馈字0x00表示配置成功，0xEE表示零位配置参数超范围，0xFF表示配置开关未打开，0x00AA表示保存配置参数不成功；校验码是前6个数据字的算术和。

表4零位配置应答帧表

步骤S5：加载配置参数

如图4所示，伺服控制驱动器上电后加载配置参数的具体步骤如下：

步骤S501：伺服控制驱动器首先分别读取Flash中区域A和区域B的配置参数；

步骤S502：将Flash中区域A和区域B中存储的配置参数进行比较，若上述两个区域中的数据相同则加载配置参数，如不同则将参数值设置为默认值0。

步骤S6：将上述步骤S5中加载的配置参数作引入伺服机构的PID控制算法中，实现伺服机构的零位的在线调节。

将上述步骤S5中加载的配置参数，引入伺服机构的PID控制算法中，PID控制的关键是被控变量的实际值与期望值相比较，用这个偏差来纠正伺服系统的响应，执行调节控制。对于伺服系统即指令-反馈＝0，将PID控制算法中引入配置参数，将其作为伺服机构反馈的一部分，从而通过不同的配置参数改变伺服机构零位，达到伺服机构的零位在线调节的目的。

上面结合附图和实施例对本发明作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。本发明中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。