專利名稱：兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器的制作方法
專利說明本實(shí)用新型涉及的是一種電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域的伺服控制裝置，尤其涉及的是一種 兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器。
背景技術(shù)：
伺服系統(tǒng)已經(jīng)成為工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)的支撐性技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、民 用等領(lǐng)域，特別是在工業(yè)加工中的用量非常巨大。實(shí)際應(yīng)用中的伺服系統(tǒng)主要指有刷直流 伺服系統(tǒng)和正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)兩種。正弦波永磁同步電動(dòng)機(jī)伺服系統(tǒng)在大 功率機(jī)床中應(yīng)用廣泛，但在小功率應(yīng)用中，由于成本較有刷直流伺服系統(tǒng)高出許多，并且有 刷直流伺服系統(tǒng)的電刷壽命也已經(jīng)可以滿足小功率應(yīng)用中很多場合的要求，所以在小功率 應(yīng)用中，有刷直流伺服系統(tǒng)的競爭力更為強(qiáng)勁，有刷直流伺服系統(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用于廣告設(shè) 備或中小型數(shù)控機(jī)床中，例如噴繪機(jī)、刻字機(jī)、割字機(jī)、寫真機(jī)、激光機(jī)、繪圖儀、條幅機(jī)、點(diǎn) 膠機(jī)、噴塑機(jī)、吸塑機(jī)、貼片機(jī)、飛針機(jī)、刻章機(jī)、繡花機(jī)、折彎機(jī)、坐標(biāo)測量機(jī)、亞弧焊切割機(jī)寸。目前的控制系統(tǒng)基本都是由一個(gè)兩軸插補(bǔ)控制器、兩個(gè)獨(dú)立的直流伺服系統(tǒng)組成 的。兩軸插補(bǔ)控制器生成兩個(gè)軸的速度指令并分別發(fā)給每個(gè)軸對應(yīng)的直流伺服系統(tǒng)，每個(gè) 軸的伺服系統(tǒng)接收各自的指令并驅(qū)動(dòng)伺服電動(dòng)機(jī)執(zhí)行這些指令。伺服系統(tǒng)在執(zhí)行指令的同 時(shí)還會(huì)接收實(shí)際執(zhí)行情況的反饋信號(hào)，并與指令信號(hào)比較以提高執(zhí)行精度。在刻字機(jī)使用 過程中，如果其中的一個(gè)軸卡紙，這時(shí)插補(bǔ)控制器并不知道有個(gè)軸出問題了，還會(huì)繼續(xù)發(fā)送 指令信號(hào)，沒有出問題的那個(gè)軸會(huì)繼續(xù)運(yùn)行，造成加工材料的浪費(fèi)。如果在一個(gè)軸出現(xiàn)故障 并停止運(yùn)行后，另一個(gè)軸也能立刻停止運(yùn)行，那么就不會(huì)造成更多加工材料的浪費(fèi)，更重要 的是，還能保存出故障時(shí)當(dāng)前坐標(biāo)點(diǎn)，以便于在控制系統(tǒng)故障復(fù)位后，控制系統(tǒng)還能找到當(dāng) 前坐標(biāo)點(diǎn)并繼續(xù)加工。當(dāng)前的兩軸加工設(shè)備還不具備兩軸同時(shí)報(bào)故障，并可以實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn) 后繼續(xù)加工的功能，但使用者對這個(gè)功能的需求相當(dāng)強(qiáng)烈?，F(xiàn)有技術(shù)中，國外某些高檔產(chǎn)品中也設(shè)置有兩個(gè)直流伺服系統(tǒng)間進(jìn)行通訊的功 能。當(dāng)某個(gè)軸報(bào)故障后，立刻利用通訊口通知另一個(gè)軸，另一個(gè)軸作出判斷并報(bào)故障停止運(yùn) 行。這種方法也能節(jié)省加工材料，但不能兩個(gè)軸同時(shí)記錄故障點(diǎn)，所以也就不能實(shí)現(xiàn)故障點(diǎn) 后繼續(xù)加工的功能了。

實(shí)用新型內(nèi)容實(shí)用新型目的本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種兩軸直 流伺服驅(qū)動(dòng)器，使用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器作為兩個(gè)軸伺服系統(tǒng)的控制核心，當(dāng)任何一個(gè)軸 出現(xiàn)故障后，另外一個(gè)軸就可以在微秒級(jí)的時(shí)間里作出反應(yīng)，同時(shí)報(bào)故障并停止運(yùn)行，不僅 可以節(jié)約加工材料，還可以實(shí)現(xiàn)真正的故障點(diǎn)后繼續(xù)加工的功能。技術(shù)方案本實(shí)用新型是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本實(shí)用新型包括脈沖/方向 輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路，其中數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和電流 采樣接口相連以接收電流信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反 饋信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路相連以傳輸電機(jī)控制信號(hào)。所述的脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào) 理電路和功率放大電路都是雙通道結(jié)構(gòu)。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接 口之間設(shè)有第一隔離電路。所述的數(shù)字信號(hào)處理器和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾所述的數(shù)字信號(hào)處理器和正交編碼器反饋接口 之間設(shè)有第二隔離電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路之間 設(shè)有第三隔離電路。所述的數(shù)字信號(hào)處理器上設(shè)有上位機(jī)接口，上位機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器相連接收數(shù) 字信號(hào)處理器輸出的兩軸特征參數(shù)，以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的形式顯示，從而能夠在加工前先 模擬加工效果。本實(shí)用新型的工作原理是數(shù)字信號(hào)處理器接受脈沖/方向信號(hào)、電流信號(hào)、位置 信號(hào)，經(jīng)過內(nèi)部運(yùn)算，對伺服電機(jī)輸出控制信號(hào)。有益效果采用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器實(shí)現(xiàn)兩個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)控制，使用一個(gè)電路板完 成兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，降低了成本；本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸同時(shí)報(bào)故障并記錄故障點(diǎn)， 以便系統(tǒng)復(fù)位后能從故障點(diǎn)開始繼續(xù)加工；兩軸特征參數(shù)同時(shí)上傳上位機(jī)，以橫坐標(biāo)和縱 坐標(biāo)的形式顯示，從而在加工前先模擬加工效果，然后再安裝主刀進(jìn)行實(shí)際加工。

圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是數(shù)字信號(hào)處理器的控制原理圖。
具體實(shí)施方式
下面對本實(shí)用新型的實(shí)施例作詳細(xì)說明，本實(shí)施例在以本實(shí)用新型技術(shù)方案為前 提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過程，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍不限 于下述的實(shí)施例。如圖1所示，本實(shí)施例包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋 接口、數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路，其中數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接口相連 以接收脈沖/方向信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號(hào)，數(shù)字信號(hào) 處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路 相連以傳輸電機(jī)控制信號(hào)。本實(shí)施例的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)選用TI公司TMS32F2806。所述的脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào) 理電路和功率放大電路都是雙通道結(jié)構(gòu)。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接口之間設(shè)有第一隔離電路。所述的數(shù)字信號(hào)處理器和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾所述的數(shù)字信號(hào)處理器和正交編碼器反饋接口 之間設(shè)有第二隔離電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路之間 設(shè)有第三隔離電路。所述的數(shù)字信號(hào)處理器上設(shè)有上位機(jī)接口，上位機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器相連并接收 數(shù)字信號(hào)處理器輸出的兩軸特征參數(shù)，以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的形式顯示，從而能夠在加工前 先模擬加工效果。數(shù)字信號(hào)處理器的原理如圖2a和圖2b所示，其中《、沒2為對脈沖/方向信號(hào) 進(jìn)行計(jì)數(shù)得到的位置命令信號(hào)；0^、O^2為位置閉環(huán)PID運(yùn)算得到的速度命令信號(hào)、&、In 為速度閉環(huán)PID運(yùn)算得到的電流命令信號(hào)；θ ri、θ r2為實(shí)際轉(zhuǎn)子位置信號(hào)；iri、ir2為實(shí) 際轉(zhuǎn)子電流信號(hào)；？、？1分別為？10運(yùn)算中的比例運(yùn)算和比例積分運(yùn)算；1/(、力+1)、1/ (xois+l)分別為速度閉環(huán)濾波和電流閉環(huán)濾波；Ude為直流伺服電機(jī)電源。一個(gè)DSP實(shí)現(xiàn) 兩個(gè)軸的直流伺服驅(qū)動(dòng)器控制，并配合輸入接口、反饋信號(hào)接口、電流采樣接口、PWM功率放 大電路、上位機(jī)通訊接口等，就可以實(shí)現(xiàn)兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器。
權(quán)利要求一種兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路，其特征在于數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路相連以傳輸電機(jī)控制信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 的個(gè)數(shù)是一個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的脈沖/方向輸入 接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào)理電路和功率放大電路都是雙通 道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 和脈沖/方向輸入接口之間設(shè)有第一隔離電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 和正交編碼器反饋接口之間設(shè)有第二隔離電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 和功率放大電路之間設(shè)有第三隔離電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，其特征在于所述的數(shù)字信號(hào)處理器 上設(shè)有上位機(jī)接口，上位機(jī)和數(shù)字信號(hào)處理器通過RS232標(biāo)準(zhǔn)線相連并接收數(shù)字信號(hào)處理 器輸出的兩軸特征參數(shù)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域的兩軸直流伺服驅(qū)動(dòng)器，包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路，數(shù)字信號(hào)處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理器和功率放大電路相連以傳輸電機(jī)控制信號(hào)。本實(shí)用新型能實(shí)現(xiàn)兩個(gè)軸同時(shí)報(bào)故障并記錄故障點(diǎn)，系統(tǒng)復(fù)位后能從故障點(diǎn)開始繼續(xù)加工；使用一個(gè)數(shù)字信號(hào)處理器完成兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且兩軸特征參數(shù)同時(shí)上傳上位機(jī)，從而可以在加工前先模擬加工效果，然后再安裝主刀進(jìn)行實(shí)際加工。
文檔編號(hào)H02P5/68GK201742359SQ20102025665
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者滕福林 申請人:南京工程學(xué)院