带双机位置环同步控制的数字式正弦波交流伺服驱动器的制作方法

文档序号:11862025阅读:653来源:国知局

本实用新型涉及自动化控制技术领域。



背景技术:

伺服来自英文单词Servo,指系统跟随外部指令进行人们所期望的运动。伺服系统作为一种传动装置,在现代工业的各个领域有广泛的运用。伺服系统主要由伺服驱动器、伺服电机和反馈装置、接线电缆等相关配件组成。伺服驱动器的功能是接受外部指令,完成伺服系统的闭环控制。伺服驱动器采用经典自动控制三环控制理论对电机进行位置环、速度环和电流环控制。以控制器为核心,以电力电子功率变换装置为执行机构,将电能转换为机械能,实现机械的运动要求。

现代自动化控制技术的迅猛发展,应用领域的不断拓宽,有些场合需要使用到双链条共同拖动一个负载的传动系统。

因双链条系统中两台电机之间没有刚性连接,在双机拖动控制系统中使用比较广泛的双机主从电流环模式就不再适用,需要考虑其他的方式对两台电机进行同步控制,否则如果两台电机运转过程中实际位置不一致,达到一定程度就会引起双链条系统扭曲,甚至造成链条卡死。现有的同步技术一般是由主控制器同时对两台驱动器发同样的位置指令,由于不存在刚性连接,系统受电机力矩波动、传动系统的摩擦力矩波动等非线性因素影响,致使同步性能不是很好,虽然可以外加一些补偿技术,但是因为难以做到实时精确修正,两台电机的位置同步性不受控制,位置差具有随机性,效果并不是很好。



技术实现要素:

本实用新型目的是提出一种可确保同步输出的带双机位置环同步控制的数字式正弦波交流伺服驱动器。

本实用新型包括主数字式交流伺服驱动器和从数字式交流伺服驱动器,所述主数字式交流伺服驱动器与主正弦波伺服电机连接,所述从数字式交流伺服驱动器与从正弦波伺服电机连接,本实用新型的特点是:所述主数字式交流伺服驱动器和从数字式交流伺服驱动器之间设置用于传递当前位置、目标位置和驱动器状态信号的SPI通讯系统;用户控制中心的输出端与主数字式交流伺服驱动器连接。

利用本实用新型可以对一个负载同时采用两套数字式交流伺服驱动器和两套正弦波伺服电机进行运动的控制,可精确实现两套正弦波伺服电机对负载的同步运行控制,能够极大地保护负载和控制电机。

所述主数字式交流伺服驱动器设置第一主控CPU和第一功率驱动单元,用户控制中心的输出连接第一主控CPU,第一主控CPU与第一功率驱动单元连接,第一功率驱动单元与主正弦波伺服电机连接,主正弦波伺服电机的反馈信号输出端连接在第一主控CPU上。

所述从数字式交流伺服驱动器设置第二主控CPU和第二功率驱动单元,第二主控CPU与第二功率驱动单元连接,第二功率驱动单元与从正弦波伺服电机连接,从正弦波伺服电机的反馈信号输出端连接在第二主控CPU上。

附图说明

图1为本实用新型的一种结构示意图。

具体实施方式

如图1所示,本实用新型设有主数字式交流伺服驱动器1、从数字式交流伺服驱动器2、主正弦波伺服电机3和从正弦波伺服电机4,主数字式交流伺服驱动器1与主正弦波伺服电机3连接,从数字式交流伺服驱动器2与从正弦波伺服电机4连接。

在主数字式交流伺服驱动器1和从数字式交流伺服驱动器2之间设置用于传递当前位置、目标位置和驱动器状态信号的SPI通讯系统5。

用户控制中心6的输出端还与主数字式交流伺服驱动器1连接。

主数字式交流伺服驱动器1内设置第一主控CPU1-1和第一功率驱动单元1-2。用户控制中心6的输出连接第一主控CPU1-1,第一主控CPU1-1与第一功率驱动单元1-2连接,第一功率驱动单元1-2与主正弦波伺服电机3连接,主正弦波伺服电机3的反馈信号输出端连接在第一主控CPU1-1上。

从数字式交流伺服驱动器2内设置第二主控CPU2-1和第二功率驱动单元2-2。第二主控CPU2-1与第二功率驱动单元2-2连接,第二功率驱动单元2-2与从正弦波伺服电机4连接,从正弦波伺服电机4的反馈信号输出端连接在第二主控CPU2-1上。

第一主控CPU1-1和第二主控CPU2-1之间通过SPI通讯系统5连接。

本实用新型的工作原理:

主数字式交流伺服驱动器1和主正弦波伺服电机3之间形成三个环路,内环是电流环和速度环,取主正弦波伺服电机三相动力线中的两相电流IU、IV反馈至主控CPU,经过计算处理后反馈的伺服驱动器控制板上的电流环处理器,电流环处理器根据实时的电流给定信号和电机电流反馈值算出所需的电流实际值,传送到脉冲驱动及逆变单元,驱动主正弦波伺服电机。驱动器速度环,通过读取电机编码器的A、B信号,反馈到主数字式交流伺服驱动器控制板上的速度环处理器,用户控制的速度指令传送给主数字式交流伺服驱动器的速度环处理器,速度环处理器对接受的外部控制器的位置速度指令值和主正弦波伺服电机反馈的位置速度反馈值进行合并计算处理,输出电流给定信号至电流环处理器。外环为位置环,通过读取主正弦波伺服电机的多圈绝对值编码器的绝对位置信息pos_fb,反馈到主数字式交流伺服驱动器上的位置环处理器,根据用户控制的目标位置计算出主正弦波伺服电机运行轨迹并输出至速度环。

从数字式交流伺服驱动器2和从正弦波伺服电机4之间按上述类同的方式形成三个环路。

主数字式交流伺服驱动器1和从数字式交流伺服驱动器2之间通过SPI通讯5传递当前位置、目标位置和驱动器状态信号,用于双电机间的位置环同步控制。

主数字式交流伺服驱动器1和从数字式交流伺服驱动器2上电时,将会由主正弦波伺服电机3对主、从两台正弦波伺服电机3、4的当前位置进行比较,如不一致会提示上位机控制两台驱动器切换至模式一方式,此方式为从机把主机的当前位置作为最终目标位置运行,运行结束后两台电机将停在同样的绝对位置上。

主数字式交流伺服驱动器1和从数字式交流伺服驱动器2到达同样的绝对位置并停止后自动进入模式二,在此模式下,用户控制端给出命令后,主数字式交流伺服驱动器1接收用户控制中心6发出的指令位置后与自己的当前位置进行比较、计算,并把计算出的目标位置pos_cmd给主数字式交流伺服驱动器1的位置环使用,同时通过SPI通讯系统5将计算出的目标位置pos_cmd送至从数字式交流伺服驱动器2,从数字式交流伺服驱动器2根据主机送来的目标位置作为自己的目标位置并直接运行,这样使得从正弦波伺服电机4按照主正弦波伺服电机3同样的轨迹进行同步运转,避免出现链条扭曲或者卡死的情况,达到双电机位置环同步控制的目的。

为避免在工作中由于驱动器监控报警或其他故障导致主、从两台电机位置差过大,导致链条卡死的情况,本实用新型还可设计双机位置环同步保护功能。

若工作过程中主数字式交流伺服驱动器1出现异常报警,主正弦波伺服电机3处于自由滑行状态,此时从数字式交流伺服驱动器2检测到主正弦波伺服电机3状态异常,将自动切换至模式三,从正弦波伺服电机4将把主正弦波伺服电机3的当前位置作为最终目标位置进行位置环的跟踪,最终从正弦波伺服电机4和主正弦波伺服电机3仍会停在相同的位置。

若工作过程中从数字式交流伺服驱动器2出现异常报警,从正弦波伺服电机4处于自由滑行状态,此时主正弦波伺服电机3检测到从机状态异常,将自动切换至模式四,主正弦波伺服电机3把从正弦波伺服电机4的当前位置作为最终目标位置进行位置环的跟踪,可最终使从正弦波伺服电机4和主正弦波伺服电机3停留在相同的位置上。

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