伺服電機的控制系統的製作方法
2023-09-22 18:14:05 1
伺服電機的控制系統的製作方法
【專利摘要】本發明涉及伺服電機的控制系統，包括：電源控制電路、多個交-直-交功率主電路、多個空間矢量脈寬調製集成電路、多個伺服電機、位置反饋接口電路、邏輯控制電路、控制處理電路。有益效果是：本發明中具備多個伺服電機驅動接口，可以控制多臺電機的同步運行或者各自獨立運行；並且通過參數配置可選擇其中一種，控制靈活，適用性好，另外；通過位置反饋接口電路可兼容多種形式的位置反饋，克服了現有伺服控制系統中驅動器只能支持一種形式的編碼器的缺點，其使用方便，成本也較低；節省了驅動器的安裝空間，提高了製造裝配工時效率。
【專利說明】伺服電機的控制系統
【技術領域】
[0001]本發明涉及伺服控制系統【技術領域】，尤其是涉及一種伺服電機的控制系統。
【背景技術】
[0002]伺服系統:是使物體的位置、方位、狀態等輸出，能夠跟隨輸入量(或給定值)的任意變化而變化的自動控制系統。而在自動控制系統中，能夠以一定的準確度響應控制信號的系統稱為隨動系統，亦稱伺服系統。
[0003]伺服的主要任務是按控制命令的要求，對功率進行放大、變換與調控等處理，使驅動裝置輸出的力距、速度和位置控制得非常靈活方便。伺服系統的發展經歷了由液壓到電氣的過程，電氣伺服系統根據所驅動電機類型分為直流(DC)伺服系統和交流(AC)伺服系統。目前現有的交流伺服系統中一般標配是一臺伺服驅動器驅動一臺伺服電機，在實際應用中，要驅動多少臺電機就得配備多少臺伺服驅動器，這樣就對伺服驅動器的安裝空間有較大的要求；在工業自動化領域的實際應用中，有很多場合需要兩臺及兩臺以上伺服電機同步驅動控制對象運行以獲取較好的運動控制效果，而採用一臺伺服驅動器驅動一臺伺服電機的方案來處理有同步控制要求的兩臺電機驅動從控制精度而言是比較難以獲取滿意的控制效果的。另外，目前工業自動化市場上的伺服產品，對編碼器的要求越來越高，主流還是增量式編碼器，其具有明顯的價格優勢；高精度、快響應的應用場合則要求高解析度的絕對式編碼器。目前市場上的各種交流伺服驅動器的編碼器反饋接口只適用於其中一種，無法實現對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容。
[0004]因此，一種可同時驅動多臺伺服電機並支持多種位置反饋的控制系統的出現很有必要了，以實現在確保高精度的同步控制效果，同時還節省了驅動器的安裝空間，提高了製造裝配工時效率。
【發明內容】
[0005]本發明為解決上述技術問題，在於提供一種伺服電機的控制系統，以實現在確保高精度的同步控制效果，同時還節省了驅動器的安裝空間，提高了製造裝配工時效率。。
[0006]本發明所解決的技術問題採用以下技術方案來實現:
[0007]伺服電機的控制系統，其包括:
[0008]電源控制電路，用於控制所述交流電源輸出所需的工作電源；
[0009]多個交-直-交功率主電路，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進行變頻變壓轉換；
[0010]多個空間矢量脈寬調製集成電路，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用於對交-直-交功率主電路中的工作電壓進行調製；
[0011]多個伺服電機，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連；
[0012]與所述多個伺服電機的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路，用於將各伺服電機的編碼器輸出信號轉換為相應的邏輯控制輸入信號；[0013]邏輯控制電路，用於根據各伺服電機的邏輯控制輸入信號反饋相應的邏輯控制信號;
[0014]控制處理電路，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調製集成電路、邏輯控制電路相連，用於進行鍵盤掃描、顯示、參數管理、電流環/速度環/位置環的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調製信號給相應的空間矢量脈寬調製集成電路，控制電源控制電路；
[0015]與上述的控制處理電路相連的顯示電路，所述顯示電路採用發光二極體顯示屏眷。
[0016]作為優選的技術方案，還包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路。
[0017]作為優選的技術方案，各伺服電機的編碼器可包括增量式編碼器和/或絕對式編碼器；
[0018]位置反饋接口電路包括編碼器接口、增量式編碼器接口管理電路、絕對式編碼器接口管理電路、差分接收檢測電路，增量式編碼器接口通過差分接收檢測電路與邏輯控制電路相連接，絕對式編碼器接口通過差分接口晶片與邏輯控制電路相連接，編碼器接口外接編碼器，並通過邏輯控制電路配置硬體來選擇位置反饋採用增量式編碼器或者絕對式編碼器。
[0019]本發明具有的有益效果是:(I)本發明中具備多個伺服電機驅動接口，可以控制多臺電機的同步運行或者各自獨立運行；並且通過參數配置可選擇其中一種，控制靈活，適用性好，另外；
[0020](2)通過位置反饋接口電路可兼容多種形式的位置反饋，克服了現有伺服控制系統中驅動器只能支持一種形式的編碼器的缺點，其使用方便，成本也較低；
[0021](3)節省了驅動器的安裝空間，提高了製造裝配工時效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明:伺服電機的控制系統的結構示意圖；
[0023]圖2為本發明:伺服電機的控制系統的電路圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體圖示，進一步闡述本發明。
[0025]參照圖1所示，本實施例的伺服控制系統外接有交流電源1，其主要包括；電源控制電路2，用於控制所述交流電源輸出所需的工作電源；多個交-直-交功率主電路3，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進行變頻變壓轉換；多個空間矢量脈寬調製集成電路4，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用於對交-直-交功率主電路中的工作電壓進行調製；多個伺服電機5，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連；與所述多個伺服電機的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路6，用於將各伺服電機的編碼器輸出信號轉換為相應的邏輯控制輸入信號；邏輯控制電路7，用於根據各伺服電機的邏輯控制輸入信號反饋相應的邏輯控制信號；控制處理電路8，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調製集成電路、邏輯控制電路相連，用於進行鍵盤掃描、顯示、參數管理、電流環/速度環/位置環的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調製信號給相應的空間矢量脈寬調製集成電路，控制電源控制電路。
[0026]另外，伺服控制系統中還可包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路9以及與上述的控制處理電路相連的顯示電路10。
[0027]上述實施例中通過控制電路的控制，可以實現控制多臺電機的同步運行或者各自獨立運行，而且通過位置反饋接口電路以及邏輯控制電路的反饋，還可實現多種編碼器的兼容，發明較高。
[0028]下面以優選的實施例進行說明。
[0029]參考圖2，本實施例一種同時驅動兩臺伺服電機並支持兩種位置反饋的交流伺服控制系統，其中伺服電機為兩個，位置反饋接口為兩個，邏輯控制電路採用複雜可編程邏輯器件邏輯控制電路，控制處理電路為數位訊號處理控制電路，顯示電路採用發光二極體顯不屏眷。
[0030]如圖2所示，本實施例中伺服控制系統按照功能可分為控制模塊、功率模塊和顯示模塊，功率模塊和顯示模塊分別與控制模塊連接；控制模塊包括處理子模塊和位置反饋接口子模塊，處理子模塊包括相連接的DSP和CPLD，DSP還分別與功率模塊和顯示模塊連接，CPLD的輸入端分別與兩路位置反饋接口子模塊連接，CPLD通過位置反饋接口子模塊分別外接編碼器。本實施例中，位置反饋接口子模塊的硬體接口設有第一位置反饋接口和第二位置反饋接口，兩路位置反饋接口各自用於編碼器或光柵尺等位置反饋元件。
[0031]本實施例中功率模塊可包括交-直-交交功率主電路、控制電源電路和兩路空間矢量脈寬調製集成電路，控制電源電路與交-直-交交功率主電路連接，DSP通過空間矢量脈寬調製集成電路與交-直-交交功率主電路連接，交-直-交交功率主電路的兩路輸出端分別外接兩臺電機。
[0032]其中，控制電源電路由DC/DC轉換子模塊與電源連接實現，空間矢量脈寬調製集成電路包括PWM脈寬調製子模塊和驅動電路模塊，PWM脈寬調製子模塊用於接收DSP產生的控制信號並輸出兩組PWM電壓信號，分別通過驅動電路模塊將兩組PWM電壓信號送至交-直-交交功率主電路。交-直-交交功率主電路的輸出端還設有兩路電流檢測電路，並通過電流檢測電路與DSP連接，通過電流檢測子模塊實時監測交-直-交交功率主電路的輸出電流，保證兩臺電機各自的正常工作。
[0033]另外，如圖2所示，本實施中顯示模塊可包括LED顯示子模塊和數據存儲子模塊，LED顯示子模塊和數據存儲子模塊分別與DSP連接。其中，LED顯示子模塊採用LED顯示屏眷。
[0034]本實施例中驅動兩臺伺服電機並支持兩種位置反饋的交流伺服驅動器在使用時，控制模塊為其核心部分，其中，DSP完成鍵盤掃描、顯示、參數管理、完成電流環/速度環/位置環的控制並輸出兩組PWM信號，CPLD的任務是處理位置反饋接口子模塊得到的信號並反饋給DSP;功率模塊中控制電源電路提供交流伺服驅動器工作電源，空間矢量脈寬調製集成電路依據DSP產生的兩組PWM信號調製得兩組PWM電壓信號，通過接口電路傳送給交-直-交交功率主電路，對交-直-交交功率主電路中的直流電壓進行脈寬調製，交-直-交交功率主電路對外部交流電源提供的交流電進行變頻變壓轉換，最後輸出兩路交流電源驅動兩臺電機同時工作。
[0035]以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點。本行業的技術人員應該了解，本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發明範圍內。本發明要求保護範圍由所附的權利要求書及其等效物界定。
【權利要求】
1.伺服電機的控制系統，其特徵在於，包括: 電源控制電路，用於控制所述交流電源輸出所需的工作電源； 多個交-直-交功率主電路，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進行變頻變壓轉換； 多個空間矢量脈寬調製集成電路，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用於對交-直-交功率主電路中的工作電壓進行調製； 多個伺服電機，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連； 與所述多個伺服電機的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路，用於將各伺服電機的編碼器輸出信號轉換為相應的邏輯控制輸入信號；邏輯控制電路，用於根據各伺服電機的邏輯控制輸入信號反饋相應的邏輯控制信號；控制處理電路，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調製集成電路、邏輯控制電路相連，用於進行鍵盤掃描、顯示、參數管理、電流環/速度環/位置環的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調製信號給相應的空間矢量脈寬調製集成電路，控制電源控制電路；以及 與上述的控制處理電路相連的顯示電路。
2.根據權利要求1所述的伺服電機的控制系統，其特徵在於，還包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路。
3.根據權利要求1所述的伺服電機的控制系統，其特徵在於，各伺服電機的編碼器包括增量式編碼器和/或絕對式編碼器； 位置反饋接口電路包括編碼器接口、增量式編碼器接口管理電路、絕對式編碼器接口管理電路、差分接收檢測電路，增量式編碼器接口通過差分接收檢測電路與邏輯控制電路相連接，絕對式編碼器接口通過差分接口晶片與邏輯控制電路相連接，編碼器接口外接編碼器，並通過邏輯控制電路配置硬體來選擇位置反饋採用增量式編碼器或者絕對式編碼器。
4.根據權利要求1-3任一項所述的伺服電機的控制系統，其特徵在於，所述控制處理電路為數位訊號處理控制電路。
5.根據權利要求1-3任一項所述的伺服電機的控制系統，其特徵在於，所述邏輯控制電路為複雜可編程邏輯器件邏輯控制電路。
6.根據權利要求1所述的伺服電機的控制系統，其特徵在於，所述顯示電路採用發光二極體顯示屏幕。
【文檔編號】H02P5/74GK104009679SQ201310060286
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月25日 優先權日:2013年2月25日
【發明者】陳國祥 申請人:陳國祥