專利名稱：數(shù)字伺服控制器及相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種數(shù)字伺服控制器及相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電液伺服控制技術(shù)作為連接現(xiàn)代微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和液壓技術(shù)的橋梁，已經(jīng)成為現(xiàn)代控制技術(shù)的重要構(gòu)成。它具有輸出功率高、電磁干擾輻射小、線性好、死區(qū)小、靈敏度高，動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快、精度高等顯著優(yōu)點(diǎn)，因而得到了廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的電液伺服控制技術(shù)，往往采用模擬伺服控制器來實(shí)現(xiàn)，其自動(dòng)化程度較低， 控制參數(shù)修改繁瑣，且電液伺服系統(tǒng)不具有可視性。為此，數(shù)字伺服控制逐漸取代了模擬伺服控制，而成為未來發(fā)展的趨勢。然而，現(xiàn)有的數(shù)字伺服控制技術(shù)多為西方發(fā)達(dá)國家的高性能數(shù)字運(yùn)動(dòng)控制器技術(shù)所統(tǒng)治，這種設(shè)備多采用16位處理能力的DSP內(nèi)核處理器，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，往往由于惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠性欠佳、實(shí)時(shí)運(yùn)行速度不夠理想、開發(fā)維護(hù)技術(shù)門檻高、造價(jià)昂貴等限制因素，而難以在國內(nèi)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱的廣大自動(dòng)機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)域推廣應(yīng)用，也難以滿足實(shí)時(shí)響應(yīng)要求較高的高速高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備的要求。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種數(shù)字伺服控制器及相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)， 以改善現(xiàn)有技術(shù)的缺失。根據(jù)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的數(shù)字伺服控制器，包括電源變換電路，耦接一直流電源，以為該數(shù)字伺服控制器供電；微處理器以及分別與該微處理器信號連接數(shù)字信號接口模塊、模擬信號接口模塊、異步串行接口模塊與同步串行接口模塊，且微處理器根據(jù)數(shù)字信號接口模塊的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)；微處理器通過異步串行接口模塊或者模擬信號接口模塊獲得指令信號，并通過模擬信號接口模塊或者同步串行接口模塊獲得反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用PID運(yùn)算產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號。進(jìn)一步的，所述的數(shù)字伺服控制器還包括所述電源變換電路內(nèi)設(shè)置有瞬態(tài)抑制電路，吸收尖峰浪涌電壓。進(jìn)一步的，所述數(shù)字信號接口模塊具有多個(gè)數(shù)字量輸入端與多個(gè)開關(guān)量輸出端， 微處理器根據(jù)數(shù)字量輸入端的輸入信號，產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)。進(jìn)一步的，所述數(shù)字信號接口模塊內(nèi)設(shè)置有高速光電耦合隔離器。進(jìn)一步的，所述模擬信號接口模塊具有單端輸入信號接口、差分輸入信號接口與模擬輸出接口。 進(jìn)一步的，所述模擬信號接口模塊包括模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊，信號連接于所述微處理器；模擬信號調(diào)理接口，信號連接于所述模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊。
進(jìn)一步的，所述模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊包括至少一路A/D高速高精度串行轉(zhuǎn)換器和一路D/A高速高精度串行轉(zhuǎn)換器。進(jìn)一步的，所述異步串行接口模塊包括RS232和RS485異步串行通訊接口。進(jìn)一步的所述的數(shù)字伺服控制器還包括顯示與按鍵處理模塊，信號連接所述微處理器。本發(fā)明還提供一種伺服控制系統(tǒng)，包括中央控制器，發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制的指令信號； 數(shù)字伺服控制器，接收所述指令信號，以對一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行閉環(huán)控制；傳感器， 設(shè)置于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，以提供反饋信號給數(shù)字伺服控制器，參與閉環(huán)控制；且所述數(shù)字伺服控制器包括微處理器以及分別與該微處理器信號連接數(shù)字信號接口模塊、模擬信號接口模塊、異步串行接口模塊與同步串行接口模塊，且微處理器根據(jù)數(shù)字信號接口模塊的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)；微處理器通過異步串行接口模塊或者模擬信號接口模塊獲得所述指令信號，并通過模擬信號接口模塊或者同步串行接口模塊獲得所述反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用PID運(yùn)算產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號，以對所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行閉環(huán)控制?？梢姡陨弦陨蠑?shù)字伺服控制器結(jié)構(gòu)簡單，相對于現(xiàn)有技術(shù)，極大的降低了成本。 且其控制模式靈活，可以高動(dòng)態(tài)響應(yīng)閉環(huán)控制伺服應(yīng)用，適用于機(jī)、電、液運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，且可應(yīng)用于速度、位移、壓力的獨(dú)立或者復(fù)合閉環(huán)控制模式。另外該數(shù)字伺服控制器，在惡劣工業(yè)環(huán)境下，具有良好的可靠性，實(shí)時(shí)運(yùn)行速度完全可以滿足高速高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備的要求。另外，將以上數(shù)字伺服控制器應(yīng)用于伺服控制系統(tǒng)中，可構(gòu)成分布式控制系統(tǒng)，即每個(gè)數(shù)字伺服控制器僅對一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)控制。其相對于采用中央控制器兼顧所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的集中式控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，動(dòng)態(tài)速度快且精準(zhǔn)，可靠性也相對較高。


圖1為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的數(shù)字伺服控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖2為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的數(shù)字伺服控制器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的外部端子示意圖；圖3為圖2所示的應(yīng)用實(shí)例的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的接線示意圖；圖4為本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的數(shù)字伺服控制器的結(jié)構(gòu)框圖；圖5為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、特征更明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的說明。發(fā)明人充分考慮到現(xiàn)有伺服控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、惡劣工業(yè)環(huán)境下可靠性欠佳、實(shí)時(shí)運(yùn)行速度不夠理想以及造價(jià)昂貴等不利因素。開發(fā)設(shè)計(jì)出一種小型數(shù)字伺服控制器，其僅對一個(gè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行閉環(huán)控制，進(jìn)而構(gòu)成一種分布式伺服控制系統(tǒng)。即將伺服閉環(huán)控制任務(wù)交由專用的小型數(shù)字伺服控制器來完成，相對于采用中央控制器兼顧所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的集中式伺服控制系統(tǒng)，分布式伺服控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，動(dòng)態(tài)速度快且精
4準(zhǔn)，可靠性也相對較高。下面詳細(xì)描述這種小型數(shù)字伺服控制器的設(shè)計(jì)構(gòu)成。請參考圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的數(shù)字伺服控制器的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，該數(shù)字伺服控制器包括電源變換電路600耦接一直流電源，以為該數(shù)字伺服控制器供電。控制器還包括微處理器100以及分別與該微處理器100信號連接數(shù)字信號接口模塊 200、模擬信號接口模塊300、異步串行接口模塊400與同步串行接口模塊500。其中微處理器100根據(jù)數(shù)字信號接口模塊200的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)；微處理器100通過異步串行接口模塊400或者模擬信號接口模塊300獲得指令信號，并通過模擬信號接口模塊300或者同步串行接口模塊500獲得反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用PID運(yùn)算產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號。請繼續(xù)參考圖2，其為以上數(shù)字伺服控制器的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例的外部端子示意圖。其中各個(gè)端子與圖1中數(shù)字伺服控制器的外圍接腳相對應(yīng)。如圖所示，該數(shù)字伺服控制器接線端子的含義如下+P為電源端子，耦接供電電源，通常控制器采用標(biāo)準(zhǔn)的24V直流供電。為了滿足控制器內(nèi)各個(gè)模塊的供電電壓需求，往往在該控制器內(nèi)設(shè)置電源變換電路600，其內(nèi)設(shè)置有多路開關(guān)穩(wěn)壓電路，以將24V直流電源轉(zhuǎn)換成各種所需的供電電壓。DO至D3為數(shù)字量輸入端，QO和Ql是開關(guān)量輸出端，其構(gòu)成了一個(gè)4輸入2輸出的數(shù)字I/O信號接口。COM是數(shù)字輸入輸出公共端，與電源GND隔離，之所以設(shè)置公共端COM 是為了適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境。即為了保證控制器能夠可靠正常地輸入輸出數(shù)字信號，較佳的在數(shù)字信號接口模塊200中設(shè)置高速光電耦合隔離電路，利用高速光電隔離電路的絕緣特性來保證控制器在惡劣的電磁環(huán)境下不被損壞，從而保證數(shù)字信號能夠高速有效地傳遞。GND為電源地及模擬量信號地。AO至A3為模擬信號輸入端，SO為模擬信號輸出端。其中AO和Al為單端輸入方式，A2和A3為差分輸入方式，模擬信號輸入AO、Al以及模擬信號輸出SO均以GND作為信
號參考零點(diǎn)。請繼續(xù)參考圖3，其為圖2所示的應(yīng)用實(shí)例的一個(gè)實(shí)際應(yīng)用中的接線示意圖。如圖所示，在本實(shí)施例中，指令信號為模擬信號，故通過差分輸入方式的A2接腳接入該控制器； 反饋信號也為模擬信號，故通過差分輸入方式的A3接腳接入該控制器。控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模擬信號輸出則由SO端子相對于接地端GND輸出。AO和Al輔助輸入信號可以是復(fù)合控制模式下的指令輸入和反饋輸入。數(shù)字信號輸入輸出端DO至D3、Q0和Ql用以實(shí)現(xiàn)該控制器的控制狀態(tài)，例如，以數(shù)字量組合命令的方式實(shí)現(xiàn)預(yù)置在控制器內(nèi)部參數(shù)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行，或者實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中一些開關(guān)量傳感器和繼電器的簡單輔助動(dòng)作。如此，當(dāng)工業(yè)控制機(jī)發(fā)來控制指令，便通過模擬信號輸入端A2提供給該控制器內(nèi)的微處理器100。同時(shí)，該控制器根據(jù)數(shù)字信號輸入端DO至D3的輸入信號來控制控制器內(nèi)部參數(shù)的運(yùn)動(dòng)執(zhí)行，同時(shí)輸出開關(guān)量輸出信號，來控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的開關(guān)量傳感器和繼電器的運(yùn)作，例如控制該控制器處于位移、速度、壓力的獨(dú)立或復(fù)合閉環(huán)伺服控制。進(jìn)而，通過模擬信號輸入端A3將反饋信號提供給微處理100。微處理100便可以通過PID運(yùn)算產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號，通過模擬信號輸出端SO提供給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
可見，以上數(shù)字伺服控制器結(jié)構(gòu)簡單，相對于現(xiàn)有技術(shù)，極大的降低了成本。且其控制模式靈活，可以高動(dòng)態(tài)響應(yīng)閉環(huán)控制伺服應(yīng)用，適用于機(jī)、電、液運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，且可應(yīng)用于速度、位移、壓力的獨(dú)立或者復(fù)合閉環(huán)控制模式。經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，該控制器，在惡劣工業(yè)環(huán)境下，具有良好的可靠性，實(shí)時(shí)運(yùn)行速度完全可以滿足高速高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備的要求。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，微處理器100采用了 32位高性能Cortex-M3內(nèi)核嵌入式微處理器，其具有結(jié)構(gòu)簡約明快、硅片尺寸小、抗干擾能力強(qiáng)、指令運(yùn)行速度快、32位處理能力、功耗小、價(jià)格低廉等突破性的優(yōu)勢特性，非常適合于惡劣工業(yè)環(huán)境下的智能化數(shù)字伺服控制。該處理器主要特性有采用Thumb-2精簡指令集構(gòu)架；哈佛處理器三級流水線構(gòu)架，在加載、存儲數(shù)據(jù)的同時(shí)能夠執(zhí)行取指令操作；32位單周期乘法；硬件除法；自動(dòng)保存和恢復(fù)處理器狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)中斷服務(wù)的低延時(shí)進(jìn)入和退出；可嵌套的中斷向量控制器 NVIC，支持占先、末尾連鎖和遲來中斷處理，可迅速處理同時(shí)出現(xiàn)的多個(gè)中斷請求；60MIPS/ S的高速處理運(yùn)算速度超過了普通16位DSP處理器的運(yùn)算速度。上述這些重要特性保證了數(shù)字伺服處理器能夠輕松應(yīng)對高速運(yùn)動(dòng)的復(fù)雜精準(zhǔn)控制運(yùn)算要求。當(dāng)然，此處僅為一較佳實(shí)施例，隨著技術(shù)的發(fā)展，本領(lǐng)域技術(shù)人員可采用其他高性能的微處理器。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，電源變換電路600內(nèi)設(shè)置有瞬態(tài)抑制電路，吸收尖峰浪涌電壓，以有效防止供電網(wǎng)中隨機(jī)出現(xiàn)的浪涌脈沖對控制系統(tǒng)的干擾。另外，其內(nèi)部還可以設(shè)置可自動(dòng)恢復(fù)的保險(xiǎn)絲元件，以可靠地保證控制器的安全運(yùn)行。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，數(shù)字信號接口模塊200內(nèi)設(shè)置有高速光電耦合隔離器。高速光電隔離器的絕緣特性可以保證控制器既能有效地防止惡劣的電磁環(huán)境下不被損壞，又可以保證數(shù)字信號能夠高速有效地傳遞。如此，便可以使得控制器能更好的適應(yīng)在工業(yè)現(xiàn)場復(fù)雜惡劣的電磁環(huán)境，能夠可靠正常地輸入輸出數(shù)字信號。在本發(fā)明一較佳實(shí)施例中，控制器設(shè)有兩種標(biāo)準(zhǔn)的串行接口，即異步串行接口模塊400包括RS232和RS485異步串行通訊接口。RS232接口用于PC機(jī)軟件與控制器之間的通訊，RS485接口用于工業(yè)現(xiàn)場與主控計(jì)算機(jī)的遠(yuǎn)距通訊。例如，利用控制器上的RS232接口和界面友好的PC機(jī)專用調(diào)試監(jiān)控軟件，可以對控制器進(jìn)行全面細(xì)致的參數(shù)設(shè)定監(jiān)測操作。請參考圖4，其為本發(fā)明一較佳實(shí)施例所提供的數(shù)字伺服控制器的結(jié)構(gòu)框圖。如圖所示，在本實(shí)施例中，該控制器還包括顯示與按鍵處理模塊700，信號連接所述微處理器 100。請合并參考圖2與圖3，該顯示與按鍵處理模塊700包括一顯示屏710與多個(gè)按鍵 720,以供用戶對控制器進(jìn)行最基本的操作。例如，在本實(shí)施例中采用了 4位LED數(shù)碼管顯示和四個(gè)輕觸按鍵，四個(gè)按鍵定義分別為Esc (顯示)、Mode (菜單)、Up (控制指令值)和 Down (反饋輸入值)。較佳的，數(shù)碼管顯示采用靜態(tài)緩存技術(shù)，無須刷新掃描控制，既節(jié)省處理器軟硬件資源，又提高了顯示亮度；輕觸按鍵采用比較器逐次逼近式鍵值處理技術(shù)，只需要一個(gè)引腳即可完成四個(gè)按鍵的鍵值識別，最大限度地節(jié)約了處理器硬件資源。另外，微處理器100所處理的信號為數(shù)字信號，而模擬信號接口模塊300所接收或送出的信號為模擬信號，故模擬信號接口模塊300還具有控制器的模/數(shù)、數(shù)/模同步轉(zhuǎn)換功能。故，模擬信號接口模塊300往往包括模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊310和模擬信號調(diào)理接口 320。較佳的，模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊由至少一路A/D高速高精度串行轉(zhuǎn)換器和一路D/A高速高精度串行轉(zhuǎn)換器構(gòu)成。在本實(shí)施例中，設(shè)計(jì)有兩路16位A/D高速高精度串行轉(zhuǎn)換器和一路14位D/A高速高精度串行轉(zhuǎn)換器。此處僅為舉例，本發(fā)明不限制A/D轉(zhuǎn)換器和D/ A轉(zhuǎn)換器的個(gè)數(shù)。這些串行轉(zhuǎn)換器共用一個(gè)同步時(shí)鐘脈沖信號，而數(shù)據(jù)傳輸使用了各自的通道。這種特殊的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)多路A/D、D/A數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換同步進(jìn)行，各路信號間理論上沒有采樣點(diǎn)時(shí)間差異，這對處理多個(gè)信號的高速動(dòng)態(tài)伺服控制實(shí)時(shí)處理非常重要。模擬信號調(diào)理接口 320設(shè)有高穩(wěn)定度的信號放大、濾波、偏置電路，為A/D、D/A轉(zhuǎn)換器提供最佳信噪比的信號匹配處理。以上技術(shù)特征的設(shè)計(jì)保證了處理器以最充分的軟硬件資源投入閉環(huán)處理的復(fù)雜
運(yùn)算工作中。需要說明的是，同步串行接口模塊500是專為數(shù)字式傳感器設(shè)計(jì)的SSI同步串行數(shù)據(jù)接口。為了充分發(fā)揮數(shù)字控制器高精度控制的優(yōu)勢性能，伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)就需要使用數(shù)字傳感器，數(shù)字傳感器的接口種類繁多，工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下，SSI同步串行數(shù)據(jù)接口具有簡單可靠、高速有效的傳遞特性，因此采用SSI接口的設(shè)計(jì)是非常適合高速動(dòng)態(tài)伺服控制的實(shí)時(shí)性要求的。請參考圖5，其為本發(fā)明一實(shí)施例所提供的伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖。在本實(shí)施例中，以單軸電液伺服運(yùn)動(dòng)控制為例，來描述以上數(shù)字伺服控制器所應(yīng)用的伺服控制系統(tǒng)。 然而，本發(fā)明不以此為限，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)以上提示，將數(shù)字伺服控制器應(yīng)用于其他運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)中。圖中的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)單軸電液伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移、速度、力(壓力)的閉環(huán)控制，其主要包括中央控制器10，具有以上特征的數(shù)字伺服控制器20、傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其中中央控制器10發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制的指令信號；數(shù)字伺服控制器20接收所述指令信號，以對執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行閉環(huán)控制；傳感器設(shè)置于執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，以提供反饋信號給數(shù)字伺服控制器20，參與閉環(huán)控制；中央控制器主要由可編程控制器(PLC)或工業(yè)控制計(jì)算機(jī)等發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制的指令信號(模擬的或數(shù)字的)，由數(shù)字伺服控制器20實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程的閉環(huán)控制，執(zhí)行機(jī)構(gòu)由比例伺服閥驅(qū)動(dòng)器41、電液比例伺服閥42、液壓伺服缸43組成。安裝在液壓伺服缸上的一個(gè)位移傳感器31和兩只壓力傳感器32負(fù)責(zé)提供反饋信號給數(shù)字伺服控制器20參與閉環(huán)控制。數(shù)字伺服控制器20根據(jù)各傳感器的反饋信號和中央控制器10 的指令信號進(jìn)行PID運(yùn)算并輸出控制信號到比例伺服閥驅(qū)動(dòng)器41，由比例伺服閥驅(qū)動(dòng)器41 控制的電液比例伺服閥42借助液壓動(dòng)力控制液壓伺服缸43的運(yùn)動(dòng)過程。以上系統(tǒng)將伺服閉環(huán)控制任務(wù)交由小型數(shù)字伺服控制器20來完成，這種方式屬于分布式控制系統(tǒng)，相對于采用中央控制器兼顧所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)控制的集中式控制系統(tǒng)，分布式控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能優(yōu)良，動(dòng)態(tài)速度快且精準(zhǔn)，可靠性也相對較高。以上僅為舉例，并非用以限定本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求書所涵蓋的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種數(shù)字伺服控制器，其特征是，包括電源變換電路，耦接一直流電源，以為該數(shù)字伺服控制器供電； 微處理器以及分別與該微處理器信號連接數(shù)字信號接口模塊、模擬信號接口模塊、異步串行接口模塊與同步串行接口模塊，且微處理器根據(jù)數(shù)字信號接口模塊的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)； 微處理器通過異步串行接口模塊或者模擬信號接口模塊獲得指令信號，并通過模擬信號接口模塊或者同步串行接口模塊獲得反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用 PID運(yùn)算產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，還包括 所述電源變換電路內(nèi)設(shè)置有瞬態(tài)抑制電路，吸收尖峰浪涌電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述數(shù)字信號接口模塊具有多個(gè)數(shù)字量輸入端與多個(gè)開關(guān)量輸出端，微處理器根據(jù)數(shù)字量輸入端的輸入信號，產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)量輸出，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述數(shù)字信號接口模塊內(nèi)設(shè)置有高速光電耦合隔離器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述模擬信號接口模塊具有單端輸入信號接口、差分輸入信號接口與模擬輸出接口。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述模擬信號接口模塊包括 模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊，信號連接于所述微處理器；模擬信號調(diào)理接口，信號連接于所述模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述模/數(shù)、數(shù)/模轉(zhuǎn)換模塊包括至少一路A/D高速高精度串行轉(zhuǎn)換器和一路D/A高速高精度串行轉(zhuǎn)換器。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，所述異步串行接口模塊包括 RS232和RS485異步串行通訊接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的數(shù)字伺服控制器，其特征是，還包括 顯示與按鍵處理模塊，信號連接所述微處理器。
10.一種伺服控制系統(tǒng)，其特征是，包括 中央控制器，發(fā)出運(yùn)動(dòng)控制的指令信號；數(shù)字伺服控制器，接收所述指令信號，以對一執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行閉環(huán)控制； 傳感器，設(shè)置于所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)內(nèi)，以提供反饋信號給數(shù)字伺服控制器，參與閉環(huán)控制；且所述數(shù)字伺服控制器包括微處理器以及分別與該微處理器信號連接數(shù)字信號接口模塊、模擬信號接口模塊、異步串行接口模塊與同步串行接口模塊，且微處理器根據(jù)數(shù)字信號接口模塊的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)； 微處理器通過異步串行接口模塊或者模擬信號接口模塊獲得所述指令信號，并通過模擬信號接口模塊或者同步串行接口模塊獲得所述反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用PID運(yùn)算產(chǎn)生一驅(qū)動(dòng)信號，以對所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)過程進(jìn)行閉環(huán)控制。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種數(shù)字伺服控制器及相應(yīng)的伺服控制系統(tǒng)，包括電源變換電路，耦接一直流電源，以為該數(shù)字伺服控制器供電；微處理器以及分別與該微處理器信號連接數(shù)字信號接口模塊、模擬信號接口模塊、異步串行接口模塊與同步串行接口模塊，且微處理器根據(jù)數(shù)字信號接口模塊的輸入信號，控制該數(shù)字伺服控制器的控制狀態(tài)；微處理器通過異步串行接口模塊或者模擬信號接口模塊獲得指令信號，并通過模擬信號接口模塊或者同步串行接口模塊獲得反饋信號，而根據(jù)所述指令信號和反饋信號利用PID運(yùn)算產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)信號。以上數(shù)字伺服控制器，在惡劣工業(yè)環(huán)境下，具有良好的可靠性，實(shí)時(shí)運(yùn)行速度完全可以滿足高速高精度運(yùn)動(dòng)設(shè)備的要求。
文檔編號G05B19/418GK102213958SQ201010144759
公開日2011年10月12日 申請日期2010年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月12日
發(fā)明者陳捷 申請人:上海天潯智能科技有限公司