專(zhuān)利名稱(chēng)：伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法。
背景技術(shù)：
伺服控制器在數(shù)控系統(tǒng)中用于對(duì)交流永磁同步電動(dòng)機(jī)實(shí)施驅(qū)動(dòng)控制，數(shù)控系統(tǒng)在伺服控制器信號(hào)輸入端輸入模擬量速度指令驅(qū)動(dòng)交流永磁同步電動(dòng)機(jī)工作，并通過(guò)光電編碼器將交流永磁同步電動(dòng)機(jī)的位置信號(hào)反饋至數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據(jù)系統(tǒng)位置偏差進(jìn)行位置比例調(diào)節(jié)，輸出模擬量速度指令給伺服控制器，再由伺服控制器控制電機(jī)按照指定的速度指令運(yùn)行。如圖1所示，在位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，位置環(huán)建立在數(shù)控系統(tǒng)1上，速度環(huán)建立在伺服控制器2上，位置反饋和速度反饋通過(guò)位置傳感器3和速度傳感器4提供；即由數(shù)控系統(tǒng)1根據(jù)系統(tǒng)位置偏差進(jìn)行位置比例調(diào)節(jié)，并輸出模擬量速度指令給伺服控制器2，再由伺服控制器2控制伺服電機(jī)5按照指定的速度指令運(yùn)行。一般數(shù)控系統(tǒng)輸出的模擬量速度指令的輸出范圍在-10伏到+10伏之間，即-IOV 對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的最小速度指令，+IOV對(duì)應(yīng)系統(tǒng)的最大速度指令，OV對(duì)應(yīng)模擬量速度指令的零點(diǎn)位置，即電機(jī)每分鐘零轉(zhuǎn)。由于每一個(gè)位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的最大和最小速度指令是不一樣的，這就需要在數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制器中都有一個(gè)速度指令增益參數(shù)來(lái)設(shè)置單位模擬量電壓對(duì)應(yīng)多少速度指令。例如在一個(gè)正負(fù)每分鐘2000轉(zhuǎn)的位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，速度指令增益參數(shù)為 2000/10 ；模擬量速度指令由于受到環(huán)境、溫度、濕度、電磁場(chǎng)空間等多種因素的影響，使其零點(diǎn)位置會(huì)發(fā)生偏移，即OV的模擬量電壓值不對(duì)應(yīng)電機(jī)的每分鐘零轉(zhuǎn)的速度指令，這樣就對(duì)整個(gè)位置數(shù)控系統(tǒng)的控制精度造成較大的影響。這就需要對(duì)模擬量速度指令進(jìn)行零點(diǎn)位置偏移的校正，模擬量速度指令零點(diǎn)位置偏移校正原理是零點(diǎn)速度指令=模擬量零點(diǎn)電壓指令值_模擬量零點(diǎn)電壓校正值=0在原先的位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，模擬量速度指令零點(diǎn)位置偏移校正是由數(shù)控系統(tǒng)檢測(cè)加人工手動(dòng)調(diào)整來(lái)實(shí)現(xiàn)的。其調(diào)整步驟如下1)數(shù)控系統(tǒng)輸出OV模擬量電壓指令給伺服驅(qū)動(dòng)器；2)數(shù)控系統(tǒng)對(duì)位置傳感器反饋的位置信息進(jìn)行微分計(jì)算，求出系統(tǒng)運(yùn)行速度值；3)將系統(tǒng)運(yùn)行速度值顯示在數(shù)控系統(tǒng)的顯示屏上；4)操作人員根據(jù)顯示的系統(tǒng)運(yùn)行速度值設(shè)置模擬量零點(diǎn)電壓校正參數(shù)；上述調(diào)整方法由于需要人工調(diào)整的參與，而操作人員的目視校正本身就存在較大的測(cè)量誤差，使系統(tǒng)零點(diǎn)偏移校正的精度也就隨之降低；而模擬量零點(diǎn)電壓的干擾是隨機(jī)的，人工調(diào)整明顯不利于模擬量速度指令的實(shí)時(shí)調(diào)整，使系統(tǒng)的調(diào)零誤差會(huì)大大增加；而人工調(diào)整的效率也是比較低的，使整個(gè)系統(tǒng)的工作效率也會(huì)大大下降。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法，本方法無(wú)需手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動(dòng)調(diào)零，提高了數(shù)控系統(tǒng)速度指令調(diào)零的準(zhǔn)確性、可靠性、快速性和穩(wěn)定性，方便了電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)控制。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設(shè)置自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)端，所述啟動(dòng)信號(hào)端監(jiān)測(cè)數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當(dāng)速度指令為零時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)端開(kāi)啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)多通道采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行累加操作，再進(jìn)行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產(chǎn)生的干擾信號(hào)濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器儲(chǔ)存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對(duì)任意兩次的數(shù)字量速度指令進(jìn)行微分操作，將微分操作結(jié)果超過(guò)平均算法濾波閥值的進(jìn)行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號(hào)濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將平均算法濾波和微分操作的結(jié)果進(jìn)行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結(jié)果為模擬量速度指令的零點(diǎn)電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將零點(diǎn)電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行疊加運(yùn)算后，得出當(dāng)前速度指令使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器按如下公式提供電機(jī)的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點(diǎn)電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。由于本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法采用了上述技術(shù)方案，即在伺服控制器輸入接口設(shè)置自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)端并監(jiān)測(cè)速度指令，當(dāng)速度指令為零時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)端開(kāi)啟并輸出至伺服控制器；伺服控制器接受開(kāi)啟信號(hào)后，其多通道模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量速度指令后輸入數(shù)字信號(hào)處理器; 處理器對(duì)數(shù)字量速度指令進(jìn)行累加操作，再進(jìn)行取平均數(shù)的平均算法濾波；處理器儲(chǔ)存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對(duì)任意兩次的數(shù)字量速度指令進(jìn)行微分操作，將微分操作結(jié)果超過(guò)平均算法濾波閥值的進(jìn)行濾除；處理器將平均算法濾波和微分操作的結(jié)果進(jìn)行三階卡爾曼濾波，得出零點(diǎn)電壓校正值；零點(diǎn)電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行疊加運(yùn)算得出當(dāng)前速度指令使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，處理器按速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點(diǎn)電壓校正值)X速度指令增益提供電機(jī)的速度指令本方法無(wú)需手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動(dòng)調(diào)零，提高了數(shù)控系統(tǒng)速度指令調(diào)零的準(zhǔn)確性、可靠性、快速性和穩(wěn)定性，方便了電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)控制。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明
圖1為位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制框圖，圖2為本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零方法的流程框圖，圖3為本方法的硬件實(shí)現(xiàn)框圖。
具體實(shí)施例方式如圖2所示，本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設(shè)置自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)端，所述啟動(dòng)信號(hào)端監(jiān)測(cè)數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當(dāng)速度指令為零時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)端開(kāi)啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)多通道采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行累加操作，再進(jìn)行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產(chǎn)生的干擾信號(hào)濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器儲(chǔ)存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對(duì)任意兩次的數(shù)字量速度指令進(jìn)行微分操作，將微分操作結(jié)果超過(guò)平均算法濾波閥值的進(jìn)行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號(hào)濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將平均算法濾波和微分操作的結(jié)果進(jìn)行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結(jié)果為模擬量速度指令的零點(diǎn)電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將零點(diǎn)電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行疊加運(yùn)算后，得出當(dāng)前速度指令使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器按如下公式提供電機(jī)的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點(diǎn)電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。本方法是在伺服控制器內(nèi)部控制軟件的基礎(chǔ)上，利用伺服控制器原有的模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊，添加模擬量速度指令零點(diǎn)位置偏移自動(dòng)校正的軟件算法，實(shí)現(xiàn)位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零。如圖3所示，本方法在伺服控制器2的輸入接口 21中增加一個(gè)自動(dòng)調(diào)零的啟動(dòng)信號(hào)，當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)1輸出模擬量速度指令為零時(shí)，該啟動(dòng)信號(hào)開(kāi)啟并輸出給伺服控制器2，此時(shí)伺服控制器2就應(yīng)用內(nèi)部集成的采樣轉(zhuǎn)換模塊22和數(shù)字信號(hào)處理器23與軟件算法相配合，實(shí)現(xiàn)模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零。本方法中伺服控制器的多通道模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊具有16個(gè)16位模數(shù)轉(zhuǎn)換通道，同時(shí)模數(shù)轉(zhuǎn)換率可以達(dá)到2MHZ，模數(shù)轉(zhuǎn)換的誤差僅為六萬(wàn)分之一，這樣就為模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零提供了良好的硬件基礎(chǔ)；數(shù)字信號(hào)處理器利用內(nèi)部的軟件算法對(duì)模擬量速度指令的轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行平均算法濾波、重復(fù)采樣濾波和三階卡爾曼算法濾波的軟件處理，將軟件處理的結(jié)果直接作為模擬量零點(diǎn)電壓的校正值。本方法提高了數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，提高了整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)的工作效率，方便了數(shù)控系統(tǒng)的操作，提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。
權(quán)利要求
1. 一種伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法，其特征在于本方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設(shè)置自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)端，所述啟動(dòng)信號(hào)端監(jiān)測(cè)數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當(dāng)速度指令為零時(shí)，啟動(dòng)信號(hào)端開(kāi)啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動(dòng)調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉(zhuǎn)換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)多通道采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行累加操作， 再進(jìn)行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產(chǎn)生的干擾信號(hào)濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器儲(chǔ)存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對(duì)任意兩次的數(shù)字量速度指令進(jìn)行微分操作，將微分操作結(jié)果超過(guò)平均算法濾波閥值的進(jìn)行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號(hào)濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將平均算法濾波和微分操作的結(jié)果進(jìn)行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結(jié)果為模擬量速度指令的零點(diǎn)電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器將零點(diǎn)電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進(jìn)行疊加運(yùn)算后，得出當(dāng)前速度指令使電機(jī)轉(zhuǎn)速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，伺服控制器數(shù)字信號(hào)處理器按如下公式提供電機(jī)的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點(diǎn)電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種伺服控制器模擬量速度指令自動(dòng)調(diào)零的方法，伺服控制器設(shè)置調(diào)零啟動(dòng)信號(hào)端并監(jiān)測(cè)速度指令，速度指令為零時(shí)采樣模塊采樣模擬量速度指令并轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸入數(shù)字信號(hào)處理器；處理器對(duì)數(shù)字量速度指令累加操作后作平均算法濾波并儲(chǔ)存前四次采樣的數(shù)字量速度指令，對(duì)任意兩次的數(shù)字量速度指令進(jìn)行微分操作并慮除超過(guò)平均濾波閥值的結(jié)果；處理器將平均濾波和微分操作的結(jié)果進(jìn)行三階卡爾曼濾波，得出零點(diǎn)電壓校正值；零點(diǎn)電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令疊加運(yùn)算得到當(dāng)前速度指令；數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，處理器按經(jīng)調(diào)零的速度指令驅(qū)動(dòng)電機(jī)運(yùn)行本方法無(wú)需手動(dòng)操作實(shí)現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動(dòng)調(diào)零，提高調(diào)零的精度和效率，方便電機(jī)的伺服驅(qū)動(dòng)控制。
文檔編號(hào)H02P6/08GK102347720SQ20101024689
公開(kāi)日2012年2月8日 申請(qǐng)日期2010年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月6日
發(fā)明者楊文博, 郁敏杰, 陳忠 申請(qǐng)人:上海開(kāi)通數(shù)控有限公司