一種快速位置伺服系統的製作方法

2023-06-02 14:54:41 1

本發明屬於電學領域，具體的是涉及一種快速位置伺服系統的改進。

背景技術：

由於位置伺服系統一般是以足夠的位置控制精度、位置跟蹤精度和足夠快的跟蹤速度作為它的主要控制目標,系統運行時要求能以一定的精度隨時跟蹤指令的變化。所以對於這種快速位置伺服系統,要求整個系統各部分良好的配合。但是現有的快速位置伺服系統在精度、抗幹擾能力及可靠性方面都需加強。

技術實現要素：

本發明就是針對上述問題，提供一種精度高、抗幹擾能力強且可靠性強的一種快速位置伺服系統。

為實現上述目的，本發明採用如下技術方案，一種快速位置伺服系統，包括計算機、單片機系統、高低角伺服電機、水平角伺服電機、D/A轉換器、高低腳光電編碼器、鍵盤/顯示控制模塊、水平角光電編碼器，其特徵在於：計算機通過串行口連接單片機系統的控制埠，單片機控制系統的輸出埠連接高低角伺服電機和水平角伺服電機，高低角光電編碼器和水平角光電編碼器連接單片機控制系統的輸入埠，鍵盤/顯示控制模塊連接單片機系統的控制埠。

作為一種優選方案，所述的單片機系統為8032單片機系統。

作為另一種優選方案，所述的單片機系統通過D/A轉換器連接高低角伺服電機。

本發明的有益效果。

本發明運用帶有滯環的繼電反饋來確定PI中的參數,實現了對Smith系統的改進。為了更好地對PI參數進行控制又引入了PI參數模糊自校正機構,根據專家控制經驗的模糊自調整規則,對PI主控制器的初始整定參數進行恰當的校正,用智能控制與傳統方法相結合獲得了常規控制難以達到的效果和魯棒性能。

附圖說明

圖1是本發明原理框圖。

具體實施方式

如圖1所示，一種快速位置伺服系統，包括計算機、單片機系統、高低角伺服電機、水平角伺服電機、D/A轉換器、高低腳光電編碼器、鍵盤/顯示控制模塊、水平角光電編碼器，其特徵在於：計算機通過串行口連接單片機系統的控制埠，單片機控制系統的輸出埠連接高低角伺服電機和水平角伺服電機，高低角光電編碼器和水平角光電編碼器連接單片機控制系統的輸入埠，鍵盤/顯示控制模塊連接單片機系統的控制埠。

作為一種優選方案，所述的單片機系統為8032單片機系統。

作為另一種優選方案，所述的單片機系統通過D/A轉換器連接高低角伺服電機。

由於設計的角度伺服系統的負載比較大,而且相對於工業控制要求而言系統精度和快速性要求高,所以經過分析選用混合閉環控制結構。所謂混合閉環的控制結構,就是系統內同時存在半閉環和閉環,半閉環起到控制作用,而全閉環只用於穩態誤差補償,兩者相結合可獲得較高的位置控制精度和跟蹤速度。整個系統包括:MJX40-14型絕對式光電軸角編碼器、90LCX-3直流伺服電機、12A8型PWM直流伺服電機驅動器、單片機控制系統。單片機控制系統由通用接口晶片8155、鍵盤顯示晶片Intel8279、D/A轉換晶片TCL5618和單片機80C32組成。

系統的工作原理:系統的任務是使光電軸角編碼器測得的炮架轉動角度θ2與給出的指令θ1相等。當θ1≠θ2時,θ1-θ2的偏差信號在單片機裡進行處理,放大後輸入到PWM直流伺服電機驅動器,由PWM驅動器驅動直流伺服電機,伺服電機帶動減速器,驅動炮架向著減少偏差的方向移動,直到θ1=θ2,電機停止轉動,達到目標。同時,炮架要準確地跟蹤目標,必須減少在跟蹤過程中可能出現的速度變化(如風速等原因引起的),因為直流伺服電機本身帶有測速機端,可以把速度反饋信號進行負反饋輸入到PWM伺服電機驅動器,這樣使轉動機械的轉速變化很小,起著穩速作用。

光電編碼器是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈衝或數字量的傳感器。根據控制精度要求,選擇了中科院長春光機所生產的MJX40-14型絕對式光電軸角編碼器,此編碼器是15位輸出,精度為0.66′,小於1′;它的轉動範圍從0°～360°,滿足轉動要求,且絕對式編碼器的特點是當系統重啟後,仍可準確地讀出先前位置的代碼,並準確地找到零位代碼,符合系統開機時就顯示當前位置的角度值這一要求;編碼器為光機電一體化產品,可直接測量炮架的角度,並變成數字量數據輸出;編碼器數據處理時間t≤0.5ms,滿足採樣定時為1ms的要求;編碼器的工作電源:+12V0.6A,可以用單片機電路直接驅動,並且它有體積小、重量輕、輸出穩定、耐惡劣環境等特點,所以此編碼器總體符合設計要求。實際連接是將光電編碼器的15位數據線連到單片機的8155接口,然後用單片機編程輸出定時連續的正脈衝觸發信號,使數據傳到單片機裡進行處理。