伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，包括：電源控制電路、多個交-直-交功率主電路、多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路、多個伺服電機(jī)、位置反饋接口電路、邏輯控制電路、控制處理電路。有益效果是：本發(fā)明中具備多個伺服電機(jī)驅(qū)動接口，可以控制多臺電機(jī)的同步運(yùn)行或者各自獨(dú)立運(yùn)行；并且通過參數(shù)配置可選擇其中一種，控制靈活，適用性好，另外；通過位置反饋接口電路可兼容多種形式的位置反饋，克服了現(xiàn)有伺服控制系統(tǒng)中驅(qū)動器只能支持一種形式的編碼器的缺點，其使用方便，成本也較低；節(jié)省了驅(qū)動器的安裝空間，提高了制造裝配工時效率。
【專利說明】伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及伺服控制系統(tǒng)【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伺服系統(tǒng):是使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出，能夠跟隨輸入量(或給定值)的任意變化而變化的自動控制系統(tǒng)。而在自動控制系統(tǒng)中，能夠以一定的準(zhǔn)確度響應(yīng)控制信號的系統(tǒng)稱為隨動系統(tǒng)，亦稱伺服系統(tǒng)。
[0003]伺服的主要任務(wù)是按控制命令的要求，對功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動裝置輸出的力距、速度和位置控制得非常靈活方便。伺服系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了由液壓到電氣的過程，電氣伺服系統(tǒng)根據(jù)所驅(qū)動電機(jī)類型分為直流(DC)伺服系統(tǒng)和交流(AC)伺服系統(tǒng)。目前現(xiàn)有的交流伺服系統(tǒng)中一般標(biāo)配是一臺伺服驅(qū)動器驅(qū)動一臺伺服電機(jī)，在實際應(yīng)用中，要驅(qū)動多少臺電機(jī)就得配備多少臺伺服驅(qū)動器，這樣就對伺服驅(qū)動器的安裝空間有較大的要求；在工業(yè)自動化領(lǐng)域的實際應(yīng)用中，有很多場合需要兩臺及兩臺以上伺服電機(jī)同步驅(qū)動控制對象運(yùn)行以獲取較好的運(yùn)動控制效果，而采用一臺伺服驅(qū)動器驅(qū)動一臺伺服電機(jī)的方案來處理有同步控制要求的兩臺電機(jī)驅(qū)動從控制精度而言是比較難以獲取滿意的控制效果的。另外，目前工業(yè)自動化市場上的伺服產(chǎn)品，對編碼器的要求越來越高，主流還是增量式編碼器，其具有明顯的價格優(yōu)勢；高精度、快響應(yīng)的應(yīng)用場合則要求高分辨率的絕對式編碼器。目前市場上的各種交流伺服驅(qū)動器的編碼器反饋接口只適用于其中一種，無法實現(xiàn)對增量式編碼器和絕對式編碼器的兼容。
[0004]因此，一種可同時驅(qū)動多臺伺服電機(jī)并支持多種位置反饋的控制系統(tǒng)的出現(xiàn)很有必要了，以實現(xiàn)在確保高精度的同步控制效果，同時還節(jié)省了驅(qū)動器的安裝空間，提高了制造裝配工時效率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題，在于提供一種伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，以實現(xiàn)在確保高精度的同步控制效果，同時還節(jié)省了驅(qū)動器的安裝空間，提高了制造裝配工時效率。。
[0006]本發(fā)明所解決的技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0007]伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其包括:
[0008]電源控制電路，用于控制所述交流電源輸出所需的工作電源；
[0009]多個交-直-交功率主電路，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進(jìn)行變頻變壓轉(zhuǎn)換；
[0010]多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用于對交-直-交功率主電路中的工作電壓進(jìn)行調(diào)制；
[0011]多個伺服電機(jī)，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連；
[0012]與所述多個伺服電機(jī)的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路，用于將各伺服電機(jī)的編碼器輸出信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的邏輯控制輸入信號；[0013]邏輯控制電路，用于根據(jù)各伺服電機(jī)的邏輯控制輸入信號反饋相應(yīng)的邏輯控制信號;
[0014]控制處理電路，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路、邏輯控制電路相連，用于進(jìn)行鍵盤掃描、顯示、參數(shù)管理、電流環(huán)/速度環(huán)/位置環(huán)的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調(diào)制信號給相應(yīng)的空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，控制電源控制電路；
[0015]與上述的控制處理電路相連的顯示電路，所述顯示電路采用發(fā)光二極管顯示屏眷。
[0016]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，還包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路。
[0017]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，各伺服電機(jī)的編碼器可包括增量式編碼器和/或絕對式編碼器；
[0018]位置反饋接口電路包括編碼器接口、增量式編碼器接口管理電路、絕對式編碼器接口管理電路、差分接收檢測電路，增量式編碼器接口通過差分接收檢測電路與邏輯控制電路相連接，絕對式編碼器接口通過差分接口芯片與邏輯控制電路相連接，編碼器接口外接編碼器，并通過邏輯控制電路配置硬件來選擇位置反饋采用增量式編碼器或者絕對式編碼器。
[0019]本發(fā)明具有的有益效果是:(I)本發(fā)明中具備多個伺服電機(jī)驅(qū)動接口，可以控制多臺電機(jī)的同步運(yùn)行或者各自獨(dú)立運(yùn)行；并且通過參數(shù)配置可選擇其中一種，控制靈活，適用性好，另外；
[0020](2)通過位置反饋接口電路可兼容多種形式的位置反饋，克服了現(xiàn)有伺服控制系統(tǒng)中驅(qū)動器只能支持一種形式的編碼器的缺點，其使用方便，成本也較低；
[0021](3)節(jié)省了驅(qū)動器的安裝空間，提高了制造裝配工時效率。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0022]圖1為本發(fā)明:伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖2為本發(fā)明:伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)的電路圖。
【具體實施方式】
[0024]為了使本發(fā)明實現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0025]參照圖1所示，本實施例的伺服控制系統(tǒng)外接有交流電源1，其主要包括；電源控制電路2，用于控制所述交流電源輸出所需的工作電源；多個交-直-交功率主電路3，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進(jìn)行變頻變壓轉(zhuǎn)換；多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路4，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用于對交-直-交功率主電路中的工作電壓進(jìn)行調(diào)制；多個伺服電機(jī)5，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連；與所述多個伺服電機(jī)的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路6，用于將各伺服電機(jī)的編碼器輸出信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的邏輯控制輸入信號；邏輯控制電路7，用于根據(jù)各伺服電機(jī)的邏輯控制輸入信號反饋相應(yīng)的邏輯控制信號；控制處理電路8，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路、邏輯控制電路相連，用于進(jìn)行鍵盤掃描、顯示、參數(shù)管理、電流環(huán)/速度環(huán)/位置環(huán)的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調(diào)制信號給相應(yīng)的空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，控制電源控制電路。
[0026]另外，伺服控制系統(tǒng)中還可包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路9以及與上述的控制處理電路相連的顯示電路10。
[0027]上述實施例中通過控制電路的控制，可以實現(xiàn)控制多臺電機(jī)的同步運(yùn)行或者各自獨(dú)立運(yùn)行，而且通過位置反饋接口電路以及邏輯控制電路的反饋，還可實現(xiàn)多種編碼器的兼容，發(fā)明較高。
[0028]下面以優(yōu)選的實施例進(jìn)行說明。
[0029]參考圖2，本實施例一種同時驅(qū)動兩臺伺服電機(jī)并支持兩種位置反饋的交流伺服控制系統(tǒng)，其中伺服電機(jī)為兩個，位置反饋接口為兩個，邏輯控制電路采用復(fù)雜可編程邏輯器件邏輯控制電路，控制處理電路為數(shù)字信號處理控制電路，顯示電路采用發(fā)光二極管顯不屏眷。
[0030]如圖2所示，本實施例中伺服控制系統(tǒng)按照功能可分為控制模塊、功率模塊和顯示模塊，功率模塊和顯示模塊分別與控制模塊連接；控制模塊包括處理子模塊和位置反饋接口子模塊，處理子模塊包括相連接的DSP和CPLD，DSP還分別與功率模塊和顯示模塊連接，CPLD的輸入端分別與兩路位置反饋接口子模塊連接，CPLD通過位置反饋接口子模塊分別外接編碼器。本實施例中，位置反饋接口子模塊的硬件接口設(shè)有第一位置反饋接口和第二位置反饋接口，兩路位置反饋接口各自用于編碼器或光柵尺等位置反饋元件。
[0031]本實施例中功率模塊可包括交-直-交交功率主電路、控制電源電路和兩路空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，控制電源電路與交-直-交交功率主電路連接，DSP通過空間矢量脈寬調(diào)制集成電路與交-直-交交功率主電路連接，交-直-交交功率主電路的兩路輸出端分別外接兩臺電機(jī)。
[0032]其中，控制電源電路由DC/DC轉(zhuǎn)換子模塊與電源連接實現(xiàn)，空間矢量脈寬調(diào)制集成電路包括PWM脈寬調(diào)制子模塊和驅(qū)動電路模塊，PWM脈寬調(diào)制子模塊用于接收DSP產(chǎn)生的控制信號并輸出兩組PWM電壓信號，分別通過驅(qū)動電路模塊將兩組PWM電壓信號送至交-直-交交功率主電路。交-直-交交功率主電路的輸出端還設(shè)有兩路電流檢測電路，并通過電流檢測電路與DSP連接，通過電流檢測子模塊實時監(jiān)測交-直-交交功率主電路的輸出電流，保證兩臺電機(jī)各自的正常工作。
[0033]另外，如圖2所示，本實施中顯示模塊可包括LED顯示子模塊和數(shù)據(jù)存儲子模塊，LED顯示子模塊和數(shù)據(jù)存儲子模塊分別與DSP連接。其中，LED顯示子模塊采用LED顯示屏眷。
[0034]本實施例中驅(qū)動兩臺伺服電機(jī)并支持兩種位置反饋的交流伺服驅(qū)動器在使用時，控制模塊為其核心部分，其中，DSP完成鍵盤掃描、顯示、參數(shù)管理、完成電流環(huán)/速度環(huán)/位置環(huán)的控制并輸出兩組PWM信號，CPLD的任務(wù)是處理位置反饋接口子模塊得到的信號并反饋給DSP;功率模塊中控制電源電路提供交流伺服驅(qū)動器工作電源，空間矢量脈寬調(diào)制集成電路依據(jù)DSP產(chǎn)生的兩組PWM信號調(diào)制得兩組PWM電壓信號，通過接口電路傳送給交-直-交交功率主電路，對交-直-交交功率主電路中的直流電壓進(jìn)行脈寬調(diào)制，交-直-交交功率主電路對外部交流電源提供的交流電進(jìn)行變頻變壓轉(zhuǎn)換，最后輸出兩路交流電源驅(qū)動兩臺電機(jī)同時工作。
[0035]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
【權(quán)利要求】
1.伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，包括: 電源控制電路，用于控制所述交流電源輸出所需的工作電源； 多個交-直-交功率主電路，與所述電源控制電路相連，對所述電源控制電路輸出的工作電源進(jìn)行變頻變壓轉(zhuǎn)換； 多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，分別與所述的多個交-直-交功率主電路相連，用于對交-直-交功率主電路中的工作電壓進(jìn)行調(diào)制； 多個伺服電機(jī)，分別與所述多個交-直-交功率主電路的輸出端相連； 與所述多個伺服電機(jī)的編碼器相連的包括多個位置反饋接口的位置反饋接口電路，用于將各伺服電機(jī)的編碼器輸出信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的邏輯控制輸入信號；邏輯控制電路，用于根據(jù)各伺服電機(jī)的邏輯控制輸入信號反饋相應(yīng)的邏輯控制信號；控制處理電路，分別與上述的電源控制電路、多個空間矢量脈寬調(diào)制集成電路、邏輯控制電路相連，用于進(jìn)行鍵盤掃描、顯示、參數(shù)管理、電流環(huán)/速度環(huán)/位置環(huán)的控制，接收邏輯控制電路反饋的信號，輸出多組調(diào)制信號給相應(yīng)的空間矢量脈寬調(diào)制集成電路，控制電源控制電路；以及 與上述的控制處理電路相連的顯示電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，還包括:與各個交-直-交功率主電路輸出端相連的電流檢測電路。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，各伺服電機(jī)的編碼器包括增量式編碼器和/或絕對式編碼器； 位置反饋接口電路包括編碼器接口、增量式編碼器接口管理電路、絕對式編碼器接口管理電路、差分接收檢測電路，增量式編碼器接口通過差分接收檢測電路與邏輯控制電路相連接，絕對式編碼器接口通過差分接口芯片與邏輯控制電路相連接，編碼器接口外接編碼器，并通過邏輯控制電路配置硬件來選擇位置反饋采用增量式編碼器或者絕對式編碼器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述控制處理電路為數(shù)字信號處理控制電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述的伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述邏輯控制電路為復(fù)雜可編程邏輯器件邏輯控制電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服電機(jī)的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述顯示電路采用發(fā)光二極管顯示屏幕。
【文檔編號】H02P5/74GK104009679SQ201310060286
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2013年2月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年2月25日
【發(fā)明者】陳國祥 申請人:陳國祥