專利名稱：用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于紡織機(jī)械領(lǐng)域，特別是涉及一種用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服 控制裝置。
背景技術(shù)：
復(fù)雜的工業(yè)控制產(chǎn)品需要同時(shí)用到多個(gè)伺服系統(tǒng)，例如數(shù)控機(jī)床行業(yè)用到 的多軸聯(lián)動(dòng)，其中的每一軸都要用到一套伺服控制系統(tǒng)，多個(gè)伺服控制系統(tǒng)之 上還有一個(gè)總的控制系統(tǒng)。紡織機(jī)械行業(yè)也會用到多個(gè)伺服控制系統(tǒng)，例如無 梭織機(jī)中的電子送經(jīng)和電子巻取系統(tǒng)，就用到二套伺服控制系統(tǒng)；例如毛巾織 機(jī)有二個(gè)經(jīng)軸，底經(jīng)和面經(jīng)，加上電子巻取，就要用到三套伺服控制系統(tǒng)；例 如電子開口裝置，可能用到2、 4、 6、 8、 16等多套伺服控制系統(tǒng)。通常的多伺 服控制系統(tǒng)，除了每套伺服各有控制系統(tǒng)外，還有一個(gè)總的控制系統(tǒng)協(xié)調(diào)各伺 服系統(tǒng)的動(dòng)作。對于這種多伺服系統(tǒng)，總體構(gòu)成相當(dāng)復(fù)雜，人們很自然地會想 到怎樣利用集中設(shè)計(jì)的方法降低成本、縮小體積、提高性能。紡織機(jī)械使用的 多伺服系統(tǒng)，其動(dòng)作都有一定的相關(guān)性，其控制模型也都基本相同，用控制行 業(yè)的術(shù)語說，它們有共同的外環(huán)，且外環(huán)參數(shù)比較單一。例如電子送經(jīng)和電子 巻取，以經(jīng)紗張力為外環(huán)參量；電子開口，以開口量為參量。數(shù)控機(jī)床行業(yè)的 多軸聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)，其各軸的運(yùn)動(dòng)是獨(dú)立，外環(huán)的目標(biāo)是復(fù)雜的曲面或曲線，集中 設(shè)計(jì)的難度較大。因此，紡織機(jī)械使用的多伺服系統(tǒng)比數(shù)控機(jī)床行業(yè)使用的多 伺服系統(tǒng)更具內(nèi)、外環(huán)集中設(shè)計(jì)的可行性和實(shí)用性。
具體來講，紡織應(yīng)用系統(tǒng)通常包括多個(gè)伺服電機(jī)、安裝在每個(gè)伺服電機(jī)內(nèi) 的轉(zhuǎn)子位移傳感器、用于感應(yīng)伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)效果的外環(huán)傳感器，多伺服控制裝 置就是對多個(gè)伺服電機(jī)進(jìn)行控制，此控制通常分為①位置控制、②速度控制、 ③電流控制。所謂位置控制，就是指根據(jù)位置指令與位置反饋的差分發(fā)生速度 指令而將控制對象物控制在目的位置的控制。所謂速度控制，就是指根據(jù)速度 指令與速度反饋的差分發(fā)生電流(轉(zhuǎn)矩)指令而將控制對象物控制在目的速度 的控制。所謂電流控制，就是指根據(jù)電流指令與電流反饋的差分控制電流驅(qū)動(dòng) 器而將控制對象物控制為目的電流值的控制。
中國發(fā)明專利授權(quán)公告號CN1273875C，授權(quán)公告日2006年9月6日，發(fā)明名 稱伺服控制裝置，公開了一種多伺服系統(tǒng)集中設(shè)計(jì)的技術(shù)方案，其技術(shù)方案
的核心手段是使用專用的LSI (大規(guī)模集成電路)構(gòu)成邏輯運(yùn)算部，同時(shí)完成 多伺服系統(tǒng)的各個(gè)伺服的電流控制環(huán)的運(yùn)算。
如其所述"在伺服電機(jī)的控制中，對于①位置控制、②速度控制和③電流 控制的各控制周期(時(shí)間)，必須是①〉②〉③的關(guān)系。這是因?yàn)?，為了控制?度，必須以更快的響應(yīng)時(shí)間控制轉(zhuǎn)矩(電流)，同樣，為了控制位置，應(yīng)以更快 的響應(yīng)時(shí)間控制速度。""按照本發(fā)明，作為專用硬件電路的數(shù)字邏輯電路進(jìn)行 控制，取代使用軟件進(jìn)行控制的CPU。數(shù)字邏輯電路雖然有缺乏通用性、規(guī)格 變更困難的不利一面，但是，只要時(shí)鐘頻率相同，就可以具有CPU的數(shù)十倍的 數(shù)據(jù)處理能力。因此，可以進(jìn)行髙速的電流運(yùn)算，從而可以顯著地提髙控制性 能。"
此技術(shù)方案中有幾個(gè)方面是值得討論的
1、 越快性能越好 一般來說，硬件的速度比軟件快，這是不爭的事實(shí)，但 是對于一個(gè)具體的工程實(shí)現(xiàn)，并非總是"越快性能越好"。現(xiàn)有的伺服控制，都 是基于PWM逆變器工作的，其中PWM的載波頻率的上限多選擇為18KHz 20KHz，這是超過人耳聽覺頻率(16KHz)因而取得降低噪聲效果的合適的值。 選擇過髙的PWM頻率會帶來許多問題功率元件的價(jià)格因速度上升而急劇上 升；功率元件因高速而容易發(fā)熱因而要留有更大的功率設(shè)計(jì)余量，成本上升； 驅(qū)動(dòng)電路的元件成本和制作要求上升；電機(jī)是感性負(fù)載，高的電流變化率會引 起更高的反沖電壓，要提髙功率元件的耐高壓能力在現(xiàn)時(shí)一方面有成本上升的 問題， 一方面還受半導(dǎo)體制造技術(shù)的限制；對于電機(jī)這樣的感性元件也并非頻 率越高越好，目前小慣量伺服電機(jī)的響應(yīng)速度為毫秒量級，超過20KHz的激勵(lì) 頻率并無好處，反而會帶來要求線圈耐壓升高這樣的問題。因此，對于現(xiàn)有技 術(shù)，包括半導(dǎo)體元件技術(shù)和電機(jī)技術(shù)，選擇18KHz 20KHz的PWM載波上限頻 率是合適的。20KHz的PWM載波頻率對應(yīng)的周期是50微秒，控制系統(tǒng)只要在50 微秒周期內(nèi)完成運(yùn)算就可以滿足要求，速度再高并無實(shí)際意義。而現(xiàn)有的微處 理器技術(shù)，已經(jīng)可以在50微秒內(nèi)做許多工作，包括復(fù)雜的運(yùn)算。
2、 LSI比CPU便宜在幾年前是這樣的，但近幾年DSP及ARM器件發(fā)展迅 速，性能/價(jià)格比急速上升，而FPGA、 CPLD類器件的價(jià)格下降較少，要完成上 述的處理速度及處理復(fù)雜程度，用LSI實(shí)現(xiàn)比用CPU實(shí)現(xiàn)的價(jià)格明顯要高。
3、 外環(huán)控制伺服控制系統(tǒng)的①位置控制、②速度控制、③電流控制是精 典的控制模式，稱為"三環(huán)"控制，通常把②、③稱為"內(nèi)環(huán)"，把①稱為"外
環(huán)"。多伺服系統(tǒng)的最終控制效果是由外環(huán)控制器決定的。LSI方案實(shí)際只解決 了③電流控制環(huán)的問題，對于重要的①位置控制、②速度控制，只給出了 "位 置控制器"、"速度控制器"或者"位置控制部"、"速度控制部"這樣的表述。 實(shí)際上其位置控制部應(yīng)該用到CPU，否則不足以完成所述的任務(wù)。雖然用LSI 取代了內(nèi)環(huán)控制使用的CPU，但從總體看，仍然要使用CPU，其總體的成本仍 然需要包括一個(gè)CPU及其相關(guān)電路的成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的就是為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種結(jié)構(gòu)簡單、性能較髙、 成本較低的用在紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置。
為解決上述技術(shù)問題本發(fā)明的技術(shù)方案為 一種用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多 伺服控制裝置，所述的紡織應(yīng)用系統(tǒng)包括多個(gè)伺服電機(jī)、安裝在所述的每個(gè)伺 服電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子位移傳感器、用于感應(yīng)伺服系統(tǒng)控制效果的外環(huán)傳感器，該多 伺服控制裝置包括
多個(gè)PWM逆變器，所述的PWM逆變器與所述的伺服電機(jī)數(shù)量相對應(yīng)，所 述的PWM逆變器用于給相應(yīng)的伺服電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電流；
多個(gè)脈沖波形發(fā)生器，所述的脈沖波形發(fā)生器與所述的PWM逆變器數(shù)量相 對應(yīng)，所述的脈沖波形發(fā)生器用于向PWM逆變器輸出以脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)制
后的脈沖寬度調(diào)制信號；
多個(gè)電流檢測器，所述的多個(gè)電流檢測器與所述的PWM逆變器數(shù)量相對 應(yīng)，所述的電流檢測器用于檢測相應(yīng)的PWM逆變器不同相線的輸出電流值；
一嵌入式微處理器，所述的嵌入式微處理器與所述的多個(gè)脈沖波形發(fā)生器 相電連接并向所述的多個(gè)脈沖波形發(fā)生器發(fā)送用于調(diào)制的輸出信號，且所述的 嵌入式微處理器與所述的每個(gè)電流檢測器輸出端相電連接以此構(gòu)成多個(gè)伺服控 制的電流環(huán)；所述的嵌入式微處理器與所述的每個(gè)轉(zhuǎn)子位移傳感器輸出端相電 連接以此構(gòu)成多個(gè)伺服控制的速度環(huán)；所述的嵌入式微處理器與所述的外環(huán)傳 感器相電連接以此構(gòu)成伺服控制的外環(huán)；
所述的嵌入式微處理器還具有用于接收對多個(gè)伺服控制的設(shè)置數(shù)據(jù)的串行 通信接口，所述的嵌入式微處理器也可通過串行通信接口上傳該多伺服控制裝 置的工作信息；
所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)電流
檢測器反饋的電流值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的電流環(huán)；
所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)轉(zhuǎn)子 位移傳感器反饋值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的速度環(huán)；
所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)外環(huán) 傳感器反饋值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的外環(huán)。
對上述技術(shù)方案的變化和解釋如下
1、 所述的嵌入式微處理器內(nèi)集成有至少一個(gè)所述的脈沖波形發(fā)生器，所述 的嵌入式微處理器具有與內(nèi)設(shè)脈沖波形發(fā)生器個(gè)數(shù)相同的用于直接驅(qū)動(dòng)所述的 PWM逆變器的輸出口。目前市場上已出現(xiàn)集成有脈沖波形發(fā)生器的嵌入式微處 理器，選擇此種微處理器，可更大限度的發(fā)揮對該微處理器的應(yīng)用，且使得整 個(gè)裝置的結(jié)構(gòu)更加簡單。
2、 至少部分所述的脈沖波形發(fā)生器集成于一專用集成電路上，所述的專用 集成電路接收所述的嵌入式微處理器輸入的與其內(nèi)設(shè)脈沖波形發(fā)生器個(gè)數(shù)相同 的多組三相控制信號，經(jīng)過反相和插入死區(qū)時(shí)間控制，產(chǎn)生分別用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng) 的PWM逆變器的控制信號。
更進(jìn)一步地，所述的專用集成電路的實(shí)現(xiàn)途徑為現(xiàn)場可編程門陣列 (FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、嵌入式微處理器(MCU)中的一種。 且所述的專用集成電路中的死區(qū)時(shí)間控制是可編程設(shè)置。 所述的專用集成電路具有串行通信接口，且所述的串行通信接口為SPI、 12C中的一種。
3、 所述的電流檢測器為電流傳感器。
4、 所述的嵌入式微處理器還包括I/0口，所述的I/0口與紡織應(yīng)用系統(tǒng)相接 用于為紡織應(yīng)用系統(tǒng)提供輔助狀態(tài)信息，如輸出緊急報(bào)警信息。
5、 所述的嵌入式微處理器的串行通信接口為RS485、 CAN、 12C、無線數(shù) 據(jù)傳輸模塊中的一種。
更進(jìn)一步地，所述的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為ZigBee無線傳輸模塊。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)為由于本發(fā)明通過使用一片 嵌入式微處理器實(shí)現(xiàn)對多伺服控制的電流環(huán)、速度環(huán)、外環(huán)的控制，從而取代 了現(xiàn)有技術(shù)中用多片CPU才能實(shí)現(xiàn)的功能，這樣使得整個(gè)控制系統(tǒng)的處理更直 接快速，信息傳遞的可靠性得到進(jìn)一步保證，硬件結(jié)構(gòu)簡潔，成本較低，同時(shí) 該多伺服控制裝置還可通過嵌入式微處理器上的串行通信接口與總控計(jì)算機(jī)進(jìn)
行信息交互，即總控計(jì)算機(jī)可通過串行通信接口設(shè)定控制信息，嵌入式微處理 器也可通過該結(jié)構(gòu)向總控計(jì)算機(jī)反饋信息，從而不需要單獨(dú)對每個(gè)伺服電機(jī)進(jìn) 行控制，使得整個(gè)控制裝置結(jié)構(gòu)更加簡單、易操作。


附圖l為本發(fā)明本發(fā)明實(shí)施例一電原理框圖； 附圖2為脈沖波形發(fā)生器的波形變換及死區(qū)時(shí)間波形圖； 附圖3為本發(fā)明實(shí)施例二電原理框圖； 附圖4為本發(fā)明實(shí)施例三電原理框具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步詳細(xì)的說明 實(shí)施例一
如圖1所示，本實(shí)施例的多伺服控制裝置可應(yīng)用在無梭織機(jī)使用的電子送經(jīng) 和電子巻取控制系統(tǒng)上。圖中，伺服控制的對象為電子送經(jīng)用的伺服電機(jī)M1、 電子巻取用的伺服電機(jī)M2、分別設(shè)置在伺服電機(jī)M1和伺服電機(jī)M2內(nèi)的角度傳 感器E1、 E2、設(shè)置在經(jīng)紗橫梁上的張力傳感器T1，多伺服控制裝置包括一嵌入 式微處理器MCU、 PWM逆變器1和PWM逆變器2、電流傳感器UIl、 VII、 UI2、 VI2,嵌入式微處理器MCU將控制伺服電機(jī)M1的信號送出到PWM逆變器1， PWM逆變器1是一功率模塊，直接驅(qū)動(dòng)M1;同樣，MCU將控制伺服電機(jī)M2的 信號送出到PWM逆變器2， PWM逆變器2是一功率模塊，直接驅(qū)動(dòng)M2。 MCU 接收電流傳感器UIl、 VI1反饋的信號，通過控制送出到PWM逆變器1的信號， 實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)M1的電流環(huán)的控制；MCU接收角度傳感器E1的信號，通過控 制送出到PWM逆變器1的信號，實(shí)現(xiàn)對伺服電機(jī)M1的速度環(huán)的控制；同樣， MCU也實(shí)現(xiàn)了對伺服電機(jī)M2的電流環(huán)和速度環(huán)的控制；MCU接收張力傳感器 Tl的張力信號，張力是伺服電機(jī)M1和伺服電機(jī)M2共同作用的結(jié)果，電子送經(jīng) 和電子巻取的控制目標(biāo)就是要保持在織造過程中的恒定張力。
多伺服控制裝置還包括用于向PWM逆變器輸出以脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)制 后的脈沖寬度調(diào)制信號的脈沖波形發(fā)生器，公知的PWM逆變器電路通常由六只 開關(guān)管組成橋式電路，其中三只開關(guān)管處于上橋臂，三只開關(guān)管處于下橋臂，
上、下橋臂的中點(diǎn)連接電機(jī)線圈。這種電路分別需要六路激勵(lì)信號分別控制六
只開關(guān)管的導(dǎo)通與截止。位于同一橋臂支路的上管與下管不能同時(shí)導(dǎo)通，若同 時(shí)導(dǎo)通，即造成電源短路，燒毀器件。因此上管的激勵(lì)信號與下管的激勵(lì)信號 必須是互為反相的信號。由于電機(jī)線圈是感性元件，電流不能立刻截止，同時(shí) 開關(guān)管的控制特性也有延時(shí)，如果用與上管反相的信號直接激勵(lì)下管，則在上 管沒有完全截止的時(shí)候，下管已經(jīng)導(dǎo)通了，造成瞬間直通現(xiàn)象。瞬間直通會使 開關(guān)管發(fā)熱、燒毀。為了防止瞬間直通現(xiàn)象，較好的解決措施是人為設(shè)置延時(shí) 導(dǎo)通。因此脈沖波形發(fā)生器輸出波形應(yīng)達(dá)到上述的要求，如圖2所示，波形l為 計(jì)算得到的PWM波形，可以用于上管激勵(lì)信號，高電平導(dǎo)通；波形2為經(jīng)過波 形變換后實(shí)際的上管激勵(lì)信號，可以看出波形2比波形1在上升沿有延時(shí)，這就 是延時(shí)導(dǎo)通，而下降沿?zé)o延時(shí)。波形3是經(jīng)過波形變換后實(shí)際的下管激勵(lì)信號， 是波形l反相并加延時(shí)導(dǎo)通形成的。波形2與波形3進(jìn)行"或"計(jì)算，得到波形4。 波形4表示了上、下管同時(shí)截止的區(qū)間，這就是死區(qū)保護(hù)，死區(qū)的寬度稱作死區(qū) 時(shí)間，其數(shù)值在零點(diǎn)幾微秒至數(shù)十微秒之間。目前已有內(nèi)部集成有脈沖波形發(fā) 生器的微處理器，還集成了死區(qū)時(shí)間控制器，這樣在運(yùn)算結(jié)束后，就可以形成 可直接用于驅(qū)動(dòng)PWM功率模塊的6路激勵(lì)信號。本實(shí)施例的嵌入式微處理器 MCU內(nèi)部集成有12路PWM激勵(lì)信號，可直接連接2個(gè)PWM逆變器模塊。由于 MCU內(nèi)部集成了脈沖波形發(fā)生器和死區(qū)時(shí)間控制器，因此MCU可以直接驅(qū)動(dòng) PWM逆變器。圖1中嵌入式微處理器MCU與PWM逆變器連接處畫出了7條線， 第7條線是PWM逆變器模塊的故障報(bào)警信號， 一旦發(fā)生過壓、過流、過熱等故 障，PWM逆變器模塊可以通過這條線通知MCU采取措施，保護(hù)電路安全。
MCU還設(shè)有串行通信接口，用于與上位計(jì)算機(jī)信息交互。對于這樣比較復(fù) 雜的系統(tǒng)通常需要有初始設(shè)定數(shù)據(jù)、系統(tǒng)在運(yùn)行中的工作狀態(tài)顯示、發(fā)生故障 后的故障信息顯示等，這些都需要有人機(jī)界面完成設(shè)定和顯示，本實(shí)施中上位 計(jì)算機(jī)設(shè)有人機(jī)界面，MCU通過串行通信接口與上位計(jì)算機(jī)信息交互，實(shí)現(xiàn)上 述功能。目前在工業(yè)控制系統(tǒng)中常用的串行通信接口有RS485、 CAN、 12C等， 另外也可以用無線數(shù)據(jù)傳輸，本實(shí)施例中使用的是RS485。
MCU還設(shè)有I/0接口，用于與織機(jī)控制系統(tǒng)接口。電子送經(jīng)和電子巻取是整 個(gè)織機(jī)控制系統(tǒng)中的一個(gè)子系統(tǒng)，其運(yùn)行必須與織機(jī)嚴(yán)格同步，因此需要有一
些i/o口與織機(jī)控制系統(tǒng)接口。
實(shí)施例二
圖3為實(shí)施例二的電原理框圖，本實(shí)施例可用于毛巾織機(jī)使用的電子送經(jīng) 系統(tǒng)和電子巻取系統(tǒng)。毛巾織機(jī)的經(jīng)紗有二種，分為底經(jīng)和面經(jīng)，需要二套電 子伺服系統(tǒng)分別驅(qū)動(dòng)底經(jīng)和面經(jīng)的織軸，另外還要一套伺服系統(tǒng)用于巻取，因 此系統(tǒng)需要三套伺服。本實(shí)施例可以看作是在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，增加了一套 用于面經(jīng)控制的伺服系統(tǒng)。其中M3為伺服電機(jī)，E3為角度編碼器，UI3、 VI3 為電流傳感器，PWM逆變器3為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率模塊。其工作原理與實(shí)施例一 相同，在此不再贅述。本實(shí)施例與實(shí)施例一的區(qū)別在于嵌入式微處理器MCU 與PWM逆變器3的連接不是直接連接，而是通過一個(gè)單獨(dú)的脈沖波形變換電路 相連接。如前所述，目前的MCU或DSP,有12路PWM激勵(lì)信號輸出，并有死區(qū) 時(shí)間控制器，可以直接驅(qū)動(dòng)二個(gè)PWM逆變器模塊。當(dāng)增加PWM輸出時(shí)，就沒 有可直接驅(qū)動(dòng)PWM逆變器的輸出資源可用，因此在MCU外部增加了脈沖波形 變換電路。這塊電路的功能就是如圖2所示，把波形l的信號，變換成波形2和波 形3的信號，加入了死區(qū)時(shí)間。MCU輸出三相PWM控制信號，如圖2中的波形1 (表示其中的一相)，經(jīng)過波形變換電路后成為六路可直接連接PWM逆變器的 激勵(lì)信號，如圖2中的波形2、波形3 (表示其中的二路)。PWM逆變器故障報(bào)警 信號仍送入MCU。
實(shí)施例三
圖4為實(shí)施例三電原理框圖，本實(shí)施例可用于電子提花機(jī)使用的電子開口 驅(qū)動(dòng)裝置。該控制系統(tǒng)包括四個(gè)伺服電機(jī)。因此本實(shí)施例用了二個(gè)嵌入式微處 理器MCU,其中MCU1如前所述完成多伺服控制的核心控制，MCU2完成多伺 服PWM驅(qū)動(dòng)信號的波形變換，這是一塊專用電路。由于目前MCU的PWM輸出 資源可以直接驅(qū)動(dòng)二路伺服，當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)的伺服數(shù)量增加時(shí)，必須增加波形變 換電路，以形成必要的死區(qū)時(shí)間控制。形成死區(qū)時(shí)間的電路并不復(fù)雜，可以用 CPLD、 FPGA等可編程器件實(shí)現(xiàn)。但是如果要實(shí)現(xiàn)死區(qū)時(shí)間的多數(shù)值可編程功 能，則采用MCU可能成本更低一些。因?yàn)镸CU內(nèi)部有足夠的定時(shí)器、寄存器 等資源可以使用。MCU1與MCU2之間用串行通信進(jìn)行信息交互，可用SPI、 I2C 等高速通信。MCU2還可以直接處理PWM逆變器報(bào)警信號。采用這樣的方案， 波形變換電路不僅限于圖示的4組PWM輸出，還可以支持更多組的PWM輸出。 圖中T1為編碼器，產(chǎn)生提花機(jī)與織機(jī)的同步信號。其工作原理與前述相同，不 再贅述。
由于電子提花機(jī)與織機(jī)控制系統(tǒng)的距離較遠(yuǎn)，圖中MCU1與上位計(jì)算機(jī)的 串行通信接口可以采用ZigBee無線傳輸模塊。
上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技 術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范 圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1、一種用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，所述的紡織應(yīng)用系統(tǒng)包括多個(gè)伺服電機(jī)、安裝在所述的每個(gè)伺服電機(jī)內(nèi)的轉(zhuǎn)子位移傳感器、用于感應(yīng)伺服系統(tǒng)控制效果的外環(huán)傳感器，其特征在于該多伺服控制裝置包括多個(gè)PWM逆變器，所述的PWM逆變器與所述的伺服電機(jī)數(shù)量相對應(yīng)，所述的PWM逆變器用于給相應(yīng)的伺服電機(jī)提供驅(qū)動(dòng)電流；多個(gè)脈沖波形發(fā)生器，所述的脈沖波形發(fā)生器與所述的PWM逆變器數(shù)量相對應(yīng)，所述的脈沖波形發(fā)生器用于向PWM逆變器輸出以脈沖寬度調(diào)制方式調(diào)制后的脈沖寬度調(diào)制信號；多個(gè)電流檢測器，所述的多個(gè)電流檢測器與所述的PWM逆變器數(shù)量相對應(yīng)，所述的電流檢測器用于檢測相應(yīng)的PWM逆變器不同相線的輸出電流值；一嵌入式微處理器，所述的嵌入式微處理器與所述的多個(gè)脈沖波形發(fā)生器相電連接并向所述的多個(gè)脈沖波形發(fā)生器發(fā)送用于調(diào)制的輸出信號，且所述的嵌入式微處理器與所述的每個(gè)電流檢測器輸出端相電連接以此構(gòu)成多個(gè)伺服控制各自的電流環(huán)；所述的嵌入式微處理器與所述的每個(gè)轉(zhuǎn)子位移傳感器輸出端相電連接以此構(gòu)成多個(gè)伺服控制各自的速度環(huán)；所述的嵌入式微處理器與所述的外環(huán)傳感器相電連接以此構(gòu)成伺服控制各自的及公共的外環(huán)；所述的嵌入式微處理器還具有用于接收對多個(gè)伺服控制的設(shè)置數(shù)據(jù)的串行通信接口，所述的嵌入式微處理器也可通過串行通信接口上傳該多伺服控制裝置的工作信息；所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)電流檢測器反饋的電流值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的電流環(huán)；所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)轉(zhuǎn)子位移傳感器反饋值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的速度環(huán)；所述的嵌入式微處理器通過串行通信接口接收所述的設(shè)置數(shù)據(jù)并根據(jù)外環(huán)傳感器反饋值運(yùn)算且控制多個(gè)所述的外環(huán)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的嵌入式微處理器內(nèi)集成有至少一個(gè)所述的脈沖波形發(fā)生器，所述 的嵌入式微處理器具有與內(nèi)設(shè)脈沖波形發(fā)生器個(gè)數(shù)相同的用于直接驅(qū)動(dòng)所述的 PWM逆變器的輸出口 。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于至少部分所述的脈沖波形發(fā)生器集成于一專用集成電路上，所述的專用集成電路接收所述的嵌入式微處理器輸入的與其內(nèi)設(shè)脈沖波形發(fā)生器個(gè)數(shù)相同 的多組三相控制信號，經(jīng)過反相和插入死區(qū)時(shí)間控制，產(chǎn)生分別用于驅(qū)動(dòng)相應(yīng) 的PWM逆變器的控制信號。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的專用集成電路為集成有多個(gè)脈沖波形發(fā)生器的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、復(fù)雜可編程邏輯器件(CPLD)、嵌入式微處理器(MCU)中的一種。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征在 于所述的專用集成電路中的死區(qū)時(shí)間控制是可編程設(shè)置。
6、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的專用集成電路具有串行通信接口，且所述的串行通信接口為SPI、 12C中的一種。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的嵌入式微處理器還包括I/0口，所述的I/0口與紡織應(yīng)用系統(tǒng)相接 用于為紡織應(yīng)用系統(tǒng)提供輔助狀態(tài)信息。
8、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的嵌入式微處理器的串行通信接口為RS485、 CAN、 12C、無線數(shù)據(jù) 傳輸模塊中的一種。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的用于紡織應(yīng)用系統(tǒng)上的多伺服控制裝置，其特征 在于所述的無線數(shù)據(jù)傳輸模塊為ZigBee無線傳輸模塊。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種多伺服控制裝置，包括多個(gè)PWM逆變器、多個(gè)脈沖波形發(fā)生器、多個(gè)電流檢測器、一嵌入式微處理器，嵌入式微處理器向多個(gè)脈沖波形發(fā)生器發(fā)送用于調(diào)制的輸出信號，且嵌入式微處理器與每個(gè)電流檢測器輸出端相電連接以此構(gòu)成多個(gè)伺服控制的電流環(huán)；嵌入式微處理器與每個(gè)電機(jī)的轉(zhuǎn)子位移傳感器輸出端相電連接構(gòu)成多個(gè)伺服控制的速度環(huán)；嵌入式微處理器與外環(huán)傳感器相電連接以此構(gòu)成伺服控制的外環(huán)，由于本發(fā)明通過使用一嵌入式微處理器實(shí)現(xiàn)對電流環(huán)、速度環(huán)、外環(huán)的控制，硬件結(jié)構(gòu)簡潔，成本較低，同時(shí)該多伺服控制裝置還可通過嵌入式微處理器上的串行通信接口與總控計(jì)算機(jī)進(jìn)行信息交互，使得整個(gè)控制裝置結(jié)構(gòu)更加簡單、易操作。
文檔編號G05B19/04GK101109933SQ20071002371
公開日2008年1月23日 申請日期2007年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月4日
發(fā)明者李錫放 申請人:江蘇萬工科技集團(tuán)有限公司