一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提供一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，涉及全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的光柵尺反饋電路【技術(shù)領(lǐng)域】，解決了傳統(tǒng)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)算法復(fù)雜、開發(fā)成本高、擴(kuò)展性差的問題，本電路包括開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件和光柵尺，所述的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)依次與交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)電連接，所述的交流伺服電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)部件連接，所述的光柵尺設(shè)置在機(jī)械傳動(dòng)部件上，光柵尺的輸出端連接到交流伺服驅(qū)動(dòng)器。結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，且能實(shí)現(xiàn)二個(gè)通道正交脈沖4倍頻可逆計(jì)數(shù)，而且大大節(jié)省了成本。
【專利說明】一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的光柵尺反饋電路【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)今世界，工業(yè)發(fā)達(dá)國家對(duì)工業(yè)自動(dòng)化高度重視，競相發(fā)展機(jī)電一體化、高精、高效、高自動(dòng)化先進(jìn)設(shè)備，特別是隨著微電子、計(jì)算機(jī)技術(shù)、電力技術(shù)、傳感技術(shù)、數(shù)控技術(shù)的高速發(fā)展，自動(dòng)化控制在20世紀(jì)80年代以后成為各國制造商競相展示先進(jìn)技術(shù)、爭奪用戶、擴(kuò)大市場的焦點(diǎn)。
[0003]目前在高速高精的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域中，多數(shù)采用全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)來彌補(bǔ)機(jī)床機(jī)械部分如電機(jī)、絲杠、減速機(jī)等的傳動(dòng)誤差，從而保證機(jī)床加工精度，實(shí)現(xiàn)高速高精的要求。常用的全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)如圖1所示，是將反饋元件(例如:安裝在機(jī)床導(dǎo)軌軸上的光柵尺)反饋回來的信號(hào)直接返回到數(shù)控系統(tǒng)，由數(shù)控系統(tǒng)與指令比較進(jìn)行閉環(huán)算法。此方案存在以下問題:
[0004]1、算法復(fù)雜，特別是在控制多軸時(shí)，軸數(shù)越多數(shù)控系統(tǒng)的速度要求、內(nèi)存要求也越高，算法也越復(fù)雜；
[0005]2、開發(fā)成本和產(chǎn)品成本都較高；
[0006]3、在多軸數(shù)控系統(tǒng)中擴(kuò)展性差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本實(shí)用新型的目的在于:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，且能實(shí)現(xiàn)二個(gè)通道正交脈沖4倍頻可逆計(jì)數(shù)，而且大大節(jié)省了成本的交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路。
[0008]本實(shí)用新型的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):
[0009]一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，該電路包括開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件和光柵尺，所述的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)依次與交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)電連接，所述的交流伺服電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)部件連接，所述的光柵尺設(shè)置在機(jī)械傳動(dòng)部件上，光柵尺的輸出端連接到交流伺服驅(qū)動(dòng)器。
[0010]優(yōu)選的，所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)字信號(hào)控制器，所述光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置有接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路，光柵尺的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過一平衡濾波電路連接到接口芯片，光柵尺的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過另一平衡濾波電路連接到接口芯片，所述接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器。
[0011]優(yōu)選的，所述的交流伺服電機(jī)上設(shè)置有伺服電機(jī)編碼器，該伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器連接。
[0012]優(yōu)選的，所述的伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置有接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路，伺服電機(jī)編碼器的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過一平衡濾波電路連接到接口芯片，伺服電機(jī)編碼器的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過另一平衡濾波電路連接到接口芯片，所述接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器。
[0013]優(yōu)選的，光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置的平衡濾波電路和伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置的平衡濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均包括電阻、兩個(gè)等值電阻和一個(gè)電容，正交脈沖信號(hào)的正端和負(fù)端各通過一等值電容連接到接口芯片的兩個(gè)輸入端，所述的電阻跨接在正端和負(fù)端之間，所述的電容跨接在接口芯片的兩個(gè)輸入端之間。
[0014]優(yōu)選的，光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置的接口芯片和伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置的接口芯片均為AM26LS32型號(hào)的接口芯片。
[0015]優(yōu)選的，所述的數(shù)字信號(hào)控制器為TMS320F2806型號(hào)的DSP芯片。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0017]1、采用性能穩(wěn)定的低功耗DSP可編程芯片U2(TMS320F2806)結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定可靠，且能實(shí)現(xiàn)二個(gè)通道正交脈沖4倍頻可逆計(jì)數(shù)。
[0018]2、用交流伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)光柵尺的反饋閉環(huán)算法，結(jié)構(gòu)簡單，大大節(jié)省了成本，可
靠實(shí)用。
[0019]3、擴(kuò)展性好，當(dāng)用于多軸系統(tǒng)時(shí)，只需要對(duì)應(yīng)增加反饋環(huán)即可，不需要對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行改變。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為傳統(tǒng)閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)光柵尺反饋電路示意圖；
[0021]圖2為本實(shí)用新型開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)光柵尺反饋電路示意圖；
[0022]圖3為交流伺服驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0024]實(shí)施例
[0025]如圖2、圖3所示，本實(shí)用新型用成熟的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制交流伺服驅(qū)動(dòng)器，將光柵尺的反饋信號(hào)直接反饋到交流伺服驅(qū)動(dòng)器，因?yàn)榻涣魉欧?qū)動(dòng)器有一套完善獨(dú)立的閉環(huán)算法(伺服電機(jī)編碼器的反饋電路)，所以在交流伺服驅(qū)器上再加一套光柵尺閉環(huán)算法，在開發(fā)時(shí)間、開發(fā)費(fèi)用和產(chǎn)品成熟方面都能最大限度的得到保障，且容易實(shí)現(xiàn)。本實(shí)用新型的工作原理是:交流伺服驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)DSP芯片U2 (TMS320F2806)的二個(gè)EQEP正交輸入電路通道實(shí)現(xiàn)伺服電機(jī)編碼器和機(jī)床光柵尺的4倍頻可逆計(jì)數(shù)。
[0026]本實(shí)用新型的電路包括開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件和光柵尺。開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)依次與交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)電連接，系統(tǒng)發(fā)送指令給交流伺服驅(qū)動(dòng)器，并通過交流伺服驅(qū)動(dòng)器控制交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速。交流伺服電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)部件連接，帶動(dòng)機(jī)械傳統(tǒng)部件運(yùn)動(dòng)。光柵尺設(shè)置在機(jī)械傳動(dòng)部件上，光柵尺的輸出端連接到交流伺服驅(qū)動(dòng)器，用于采集機(jī)械傳動(dòng)部件的運(yùn)行情況，并將信息反饋給交流伺服驅(qū)動(dòng)器。本實(shí)用新型采用的是性能穩(wěn)定的成熟開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)和成熟交流伺服驅(qū)動(dòng)器。當(dāng)用于多軸控制時(shí)，只需要增加對(duì)應(yīng)的交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件和光柵尺即可，而不必對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行更改。[0027]交流伺服驅(qū)動(dòng)器的主要部件是數(shù)字信號(hào)控制器，可采用DSP可編程芯片(TMS320F2806)。光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置有AM26LS32型號(hào)的接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路。光柵尺的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端(正端EPA+、負(fù)端EPA-)通過一平衡濾波電路(由電阻R7、R8、R9和電容C3組成)連接到接口芯片U3，形成EQEP2A信號(hào)；光柵尺的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端(正端EPB+、負(fù)端EPB-)通過另一平衡濾波電路(由電阻RIO、R11、R12和電容C4組成)連接到接口芯片U3，該接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器U2，成EQEP2B信號(hào)。正交脈沖信號(hào)EQEP2A、EQEP2B信號(hào)輸入到DSP芯片U2 (TMS320F2806)正交電路，通過DSP正交電路4倍頻可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，DSP芯片U2(TMS320F2806)對(duì)光柵尺信號(hào)的計(jì)數(shù)與輸入指令比較，實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)算法。從而交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)光柵尺反饋信號(hào)的直接閉環(huán)算法。
[0028]交流伺服電機(jī)上設(shè)置有伺服電機(jī)編碼器，該伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器連接。伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置有AM26LS32型號(hào)的接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路。伺服電機(jī)編碼器的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端(正端EA+、負(fù)端EA-)通過一平衡濾波電路(由電阻R1、R2、R3和電容Cl組成)連接到接口芯片U1，形成EQEPlA信號(hào)；伺服電機(jī)編碼器的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端(正端EB+、負(fù)端EB-)通過另一平衡濾波電路(由電阻R4、R5、R6和電容C2組成)連接到接口芯片U1，形成EQEPlB信號(hào)。接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器。正交脈沖信號(hào)EQEP1A、EQEP1B信號(hào)輸入到DSP芯片U2(TMS320F2806)正交電路，通過DSP正交電路4倍頻可逆計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)了交流伺服驅(qū)動(dòng)對(duì)電機(jī)編碼器輸入信號(hào)的計(jì)數(shù)，完成了交流伺服驅(qū)動(dòng)的速度控制和位置控制算法。
[0029]光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置的平衡濾波電路和伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置的平衡濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均包括電阻、兩個(gè)等值電阻和一個(gè)電容，正交脈沖信號(hào)的正端和負(fù)端各通過一等值電容連接到接口芯片的兩個(gè)輸入端，電阻跨接在正端和負(fù)端之間，電容跨接在接口芯片的兩個(gè)輸入端之間。例:伺服電機(jī)編碼器的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端:正端EA+、負(fù)端EA-。正端EA+通過等值電容R2連接到接口芯片Ul的IA輸入端，負(fù)端EA-通過等值電容R3連接到接口芯片Ul的IB輸入端，電阻Rl跨接在正端EA+和負(fù)端EA-之間，電容Cl跨接在接口芯片Ul的兩個(gè)輸入端IA和IB之間。其中電阻Rl的電阻選用IK歐母，等值電阻R2和R3的電阻值選為300歐母，電容Cl的電容值選為330pF。
[0030]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，應(yīng)當(dāng)指出的是，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，該電路包括開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)、交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部件和光柵尺，所述的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)依次與交流伺服驅(qū)動(dòng)器、交流伺服電機(jī)電連接，所述的交流伺服電機(jī)與機(jī)械傳動(dòng)部件連接，所述的光柵尺設(shè)置在機(jī)械傳動(dòng)部件上，光柵尺的輸出端連接到交流伺服驅(qū)動(dòng)器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，所述的交流伺服驅(qū)動(dòng)器包括數(shù)字信號(hào)控制器，所述光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置有接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路，光柵尺的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過一平衡濾波電路連接到接口芯片，光柵尺的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過另一平衡濾波電路連接到接口芯片，所述接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，所述的交流伺服電機(jī)上設(shè)置有伺服電機(jī)編碼器，該伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，所述的伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置有接口芯片和兩個(gè)平衡濾波電路，伺服電機(jī)編碼器的一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過一平衡濾波電路連接到接口芯片，伺服電機(jī)編碼器的另一個(gè)正交脈沖信號(hào)輸出端通過另一平衡濾波電路連接到接口芯片，所述接口芯片的輸出端連接到數(shù)字信號(hào)控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置的平衡濾波電路和伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置的平衡濾波電路結(jié)構(gòu)相同，均包括電阻、兩個(gè)等值電阻和一個(gè)電容，正交脈沖信號(hào)的正端和負(fù)端各通過一等值電容連接到接口芯片的兩個(gè)輸入端，所述的電阻跨接在正端和負(fù)端之間，所述的電容跨接在接口芯片的兩個(gè)輸入端之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，光柵尺的輸出端與交流伺服驅(qū)動(dòng)器之間設(shè)置的接口芯片和伺服電機(jī)編碼器與數(shù)字信號(hào)控制器之間設(shè)置的接口芯片均為AM26LS32型號(hào)的接口芯片。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種交流伺服驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)反饋電路，其特征在于，所述的數(shù)字信號(hào)控制器為TMS320F2806型號(hào)的DSP芯片。
【文檔編號(hào)】G05B19/18GK203376604SQ201320331345
【公開日】2014年1月1日 申請(qǐng)日期:2013年6月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月8日
【發(fā)明者】廖炳文, 廖光燦 申請(qǐng)人:成都鑫科瑞數(shù)控技術(shù)有限公司