本發(fā)明屬于電學(xué)領(lǐng)域，具體的是涉及一種快速位置伺服系統(tǒng)的改進(jìn)。

背景技術(shù)：

由于位置伺服系統(tǒng)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(biāo),系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)要求能以一定的精度隨時(shí)跟蹤指令的變化。所以對(duì)于這種快速位置伺服系統(tǒng),要求整個(gè)系統(tǒng)各部分良好的配合。但是現(xiàn)有的快速位置伺服系統(tǒng)在精度、抗干擾能力及可靠性方面都需加強(qiáng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種精度高、抗干擾能力強(qiáng)且可靠性強(qiáng)的一種快速位置伺服系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案，一種快速位置伺服系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、高低角伺服電機(jī)、水平角伺服電機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、高低腳光電編碼器、鍵盤(pán)/顯示控制模塊、水平角光電編碼器，其特征在于：計(jì)算機(jī)通過(guò)串行口連接單片機(jī)系統(tǒng)的控制端口，單片機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端口連接高低角伺服電機(jī)和水平角伺服電機(jī)，高低角光電編碼器和水平角光電編碼器連接單片機(jī)控制系統(tǒng)的輸入端口，鍵盤(pán)/顯示控制模塊連接單片機(jī)系統(tǒng)的控制端口。

作為一種優(yōu)選方案，所述的單片機(jī)系統(tǒng)為8032單片機(jī)系統(tǒng)。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接高低角伺服電機(jī)。

本發(fā)明的有益效果。

本發(fā)明運(yùn)用帶有滯環(huán)的繼電反饋來(lái)確定PI中的參數(shù),實(shí)現(xiàn)了對(duì)Smith系統(tǒng)的改進(jìn)。為了更好地對(duì)PI參數(shù)進(jìn)行控制又引入了PI參數(shù)模糊自校正機(jī)構(gòu),根據(jù)專(zhuān)家控制經(jīng)驗(yàn)的模糊自調(diào)整規(guī)則,對(duì)PI主控制器的初始整定參數(shù)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)男Ｕ?用智能控制與傳統(tǒng)方法相結(jié)合獲得了常規(guī)控制難以達(dá)到的效果和魯棒性能。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明原理框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種快速位置伺服系統(tǒng)，包括計(jì)算機(jī)、單片機(jī)系統(tǒng)、高低角伺服電機(jī)、水平角伺服電機(jī)、D/A轉(zhuǎn)換器、高低腳光電編碼器、鍵盤(pán)/顯示控制模塊、水平角光電編碼器，其特征在于：計(jì)算機(jī)通過(guò)串行口連接單片機(jī)系統(tǒng)的控制端口，單片機(jī)控制系統(tǒng)的輸出端口連接高低角伺服電機(jī)和水平角伺服電機(jī)，高低角光電編碼器和水平角光電編碼器連接單片機(jī)控制系統(tǒng)的輸入端口，鍵盤(pán)/顯示控制模塊連接單片機(jī)系統(tǒng)的控制端口。

作為一種優(yōu)選方案，所述的單片機(jī)系統(tǒng)為8032單片機(jī)系統(tǒng)。

作為另一種優(yōu)選方案，所述的單片機(jī)系統(tǒng)通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換器連接高低角伺服電機(jī)。

由于設(shè)計(jì)的角度伺服系統(tǒng)的負(fù)載比較大,而且相對(duì)于工業(yè)控制要求而言系統(tǒng)精度和快速性要求高,所以經(jīng)過(guò)分析選用混合閉環(huán)控制結(jié)構(gòu)。所謂混合閉環(huán)的控制結(jié)構(gòu),就是系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)存在半閉環(huán)和閉環(huán),半閉環(huán)起到控制作用,而全閉環(huán)只用于穩(wěn)態(tài)誤差補(bǔ)償,兩者相結(jié)合可獲得較高的位置控制精度和跟蹤速度。整個(gè)系統(tǒng)包括:MJX40-14型絕對(duì)式光電軸角編碼器、90LCX-3直流伺服電機(jī)、12A8型PWM直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)由通用接口芯片8155、鍵盤(pán)顯示芯片Intel8279、D/A轉(zhuǎn)換芯片TCL5618和單片機(jī)80C32組成。

系統(tǒng)的工作原理:系統(tǒng)的任務(wù)是使光電軸角編碼器測(cè)得的炮架轉(zhuǎn)動(dòng)角度θ2與給出的指令θ1相等。當(dāng)θ1≠θ2時(shí),θ1-θ2的偏差信號(hào)在單片機(jī)里進(jìn)行處理,放大后輸入到PWM直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,由PWM驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)直流伺服電機(jī),伺服電機(jī)帶動(dòng)減速器,驅(qū)動(dòng)炮架向著減少偏差的方向移動(dòng),直到θ1=θ2,電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng),達(dá)到目標(biāo)。同時(shí),炮架要準(zhǔn)確地跟蹤目標(biāo),必須減少在跟蹤過(guò)程中可能出現(xiàn)的速度變化(如風(fēng)速等原因引起的),因?yàn)橹绷魉欧姍C(jī)本身帶有測(cè)速機(jī)端,可以把速度反饋信號(hào)進(jìn)行負(fù)反饋輸入到PWM伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器,這樣使轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械的轉(zhuǎn)速變化很小,起著穩(wěn)速作用。

光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器。根據(jù)控制精度要求,選擇了中科院長(zhǎng)春光機(jī)所生產(chǎn)的MJX40-14型絕對(duì)式光電軸角編碼器,此編碼器是15位輸出,精度為0.66′,小于1′;它的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍從0°～360°,滿(mǎn)足轉(zhuǎn)動(dòng)要求,且絕對(duì)式編碼器的特點(diǎn)是當(dāng)系統(tǒng)重啟后,仍可準(zhǔn)確地讀出先前位置的代碼,并準(zhǔn)確地找到零位代碼,符合系統(tǒng)開(kāi)機(jī)時(shí)就顯示當(dāng)前位置的角度值這一要求;編碼器為光機(jī)電一體化產(chǎn)品,可直接測(cè)量炮架的角度,并變成數(shù)字量數(shù)據(jù)輸出;編碼器數(shù)據(jù)處理時(shí)間t≤0.5ms,滿(mǎn)足采樣定時(shí)為1ms的要求;編碼器的工作電源:+12V0.6A,可以用單片機(jī)電路直接驅(qū)動(dòng),并且它有體積小、重量輕、輸出穩(wěn)定、耐惡劣環(huán)境等特點(diǎn),所以此編碼器總體符合設(shè)計(jì)要求。實(shí)際連接是將光電編碼器的15位數(shù)據(jù)線(xiàn)連到單片機(jī)的8155接口,然后用單片機(jī)編程輸出定時(shí)連續(xù)的正脈沖觸發(fā)信號(hào),使數(shù)據(jù)傳到單片機(jī)里進(jìn)行處理。