一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明屬于數(shù)控機(jī)械自動化控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]運(yùn)動控制系統(tǒng)包括運(yùn)動控制器、伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)三部分，各自的職能為:運(yùn)動控制器按給定位置和速度指令規(guī)劃運(yùn)動軌跡并把運(yùn)動指令發(fā)送到伺服驅(qū)動器;伺服驅(qū)動器把運(yùn)動指令轉(zhuǎn)換成開關(guān)信號，通過控制驅(qū)動功率模塊的通斷來控制電機(jī)的三相電的通電順序和時間；伺服電機(jī)按照三相電的通電節(jié)拍完成相應(yīng)的運(yùn)動。
[0003]目前運(yùn)動控制器與伺服驅(qū)動器的連接方式有以下三種:脈沖型、總線型和模擬量型。脈沖型的傳輸方式具有的缺點是一旦出現(xiàn)多或少脈沖，伺服系統(tǒng)無法鑒別，依然按照給定的脈沖控制電機(jī)運(yùn)行；總線型的通訊方式存在的缺點是通信協(xié)議復(fù)雜，對硬件的處理能力和穩(wěn)定性要求較高。模擬量型的傳輸方式存在“零飄”和抗干擾性差等缺點。現(xiàn)有的產(chǎn)品只是擁有其中一種技術(shù)，即只能在上述三種連接方式中選擇一種。
[0004]由于電機(jī)在啟動和剎車的時候，存在慣性，而且電流很大，處理不好，不但不能保證控制精度，而且容易燒壞器件，然而現(xiàn)有的運(yùn)動控制器只是開環(huán)，伺服驅(qū)動器具有位置、速度、轉(zhuǎn)矩三閉環(huán)控制。位置、速度以及轉(zhuǎn)矩不能根據(jù)應(yīng)用場合在運(yùn)動控制器和伺服驅(qū)動器之間靈活組合和配置控制模式，因此，如何根據(jù)被控對象的控制量靈活配置被控量;根據(jù)控制精度靈活搭配控制環(huán);根據(jù)處理器的性能(如運(yùn)算時間)，柔性增加或減少控制環(huán)是目前亟待解決的技術(shù)問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足之處，提供一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，以實現(xiàn)柔性增加或減少控制環(huán)。
[0006]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:
[0007]—種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，包括以下步驟:
[0008]—、根據(jù)電機(jī)要運(yùn)行的位置和允許的運(yùn)行速度，設(shè)定啟動位移、啟動速度以及剎車位移、剎車速度；
[0009]二、設(shè)定位移控制算法及步驟、速度控制算法及步驟以及轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；
[0010]三、基于上述步驟二的算法及步驟，在伺服驅(qū)動器設(shè)置有控制環(huán)選通信號模塊，所述控制環(huán)選通信號模塊定義有以下X、Y、Z三個信號選擇導(dǎo)通值:
[0011 ] X導(dǎo)通，則執(zhí)行位移控制算法及步驟；
[0012]Υ導(dǎo)通，則執(zhí)行速度控制算法及步驟；
[0013]z導(dǎo)通，則執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；
[0014]其中，Χ、Υ、Ζ都不導(dǎo)通，則開環(huán)控制，即位移、速度、轉(zhuǎn)矩都不控制;通過調(diào)整控制環(huán)選通信號模塊的信號選擇導(dǎo)通值，則可以增加或減少控制環(huán)。
[0015]具體的，所述位移控制算法及步驟具體為:
[0016]給定位移量讓電機(jī)運(yùn)行一定位移，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，求出位移誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)位移量等于或接近給定位移量。
[0017]具體的，所述速度控制算法及步驟具體為:
[0018]給定速度值使電機(jī)運(yùn)行，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，并求出當(dāng)前速度，求出速度誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)運(yùn)行速度等于或接近給定位速度值。
[0019]具體的，所述轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟具體為:
[0020]通過轉(zhuǎn)矩傳感器或霍爾傳感器檢測出電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者電流反饋，跟速度環(huán)控制輸出作比較，求出轉(zhuǎn)矩或者電流誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于或接近外部負(fù)載阻矩。
[0021]本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0022]1)本發(fā)明可以根據(jù)被控對象的控制量靈活配置被控量，根據(jù)控制精度靈活搭配控制環(huán)，根據(jù)處理器的性能，柔性增加或減少控制環(huán)。
[0023]2)本發(fā)明提出的柔性控制方法能適應(yīng)復(fù)雜過程的建模以及多變量全自動控制:如注塑過程，如建模階段采用本發(fā)明提出的開環(huán)控制模式，注射階段采用速度控制模式，保壓階段則采用轉(zhuǎn)矩控制模式，現(xiàn)有技術(shù)是通過人工操作切換每個階段，無法實現(xiàn)全自動化控制，本發(fā)明有效解決了上述技術(shù)問題。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。
[0025]實施例
[0026]本實施例提供一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，包括以下步驟:
[0027]—、根據(jù)電機(jī)要運(yùn)行的位置和允許的運(yùn)行速度，設(shè)定啟動位移、啟動速度以及剎車位移、剎車速度；
[0028]其中，本實施例所述設(shè)定啟動位移、啟動速度以及剎車位移、剎車速度采用三段式的速度規(guī)劃算法:
[0029]加速段A:采用線性函數(shù)規(guī)律變頻加速，滿足數(shù)學(xué)公式:V= VQ+a*t。其中，vo是初始速度，a為加速度，t為時間。
[0030]勻速段B:恒定輸出，滿足數(shù)學(xué)公式:V=F.
[0031]減速度C:采用指數(shù)函數(shù)規(guī)律變頻減速，滿足數(shù)學(xué)公式:v=F-Xt。其中，X為底數(shù)。
[0032]二、設(shè)定位移控制算法及步驟、速度控制算法及步驟以及轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；
[0033]三、基于上述步驟二的算法及步驟，在伺服驅(qū)動器設(shè)置有控制環(huán)選通信號模塊，所述控制環(huán)選通信號模塊定義有以下X、Y、Z三個信號選擇導(dǎo)通值:
[0034]X導(dǎo)通，則執(zhí)行位移控制算法及步驟；
[0035]Υ導(dǎo)通，則執(zhí)行速度控制算法及步驟；
[0036]Ζ導(dǎo)通，則執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；
[0037]其中，Χ、Υ、Ζ都不導(dǎo)通，則開環(huán)控制，即位移、速度、轉(zhuǎn)矩都不控制;通過調(diào)整控制環(huán)選通信號模塊的信號選擇導(dǎo)通值，則可以增加或減少控制環(huán)。
[0038]具體的，所述位移控制算法及步驟具體為:
[0039]給定位移量讓電機(jī)運(yùn)行一定位移，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，求出位移誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)位移量等于或接近給定位移量。
[0040]具體的，所述速度控制算法及步驟具體為:
[0041]給定速度值使電機(jī)運(yùn)行，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，并求出當(dāng)前速度，求出速度誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)運(yùn)行速度等于或接近給定位速度值。
[0042]具體的，所述轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟具體為:
[0043]通過轉(zhuǎn)矩傳感器或霍爾傳感器檢測出電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者電流反饋，跟速度環(huán)控制輸出作比較，求出轉(zhuǎn)矩或者電流誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于或接近外部負(fù)載阻矩。
[0044]上述實施例為本發(fā)明較佳的實施方式，但本發(fā)明的實施方式并不受上述實施例的限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 一、根據(jù)電機(jī)要運(yùn)行的位置和允許的運(yùn)行速度，設(shè)定啟動位移、啟動速度以及剎車位移、剎車速度； 二、設(shè)定位移控制算法及步驟、速度控制算法及步驟以及轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟； 三、基于上述步驟二的算法及步驟，在伺服驅(qū)動器設(shè)置有控制環(huán)選通信號模塊，所述控制環(huán)選通信號模塊定義有以下x、Y、z三個信號選擇導(dǎo)通值: X導(dǎo)通，則執(zhí)行位移控制算法及步驟； Υ導(dǎo)通，則執(zhí)行速度控制算法及步驟； Ζ導(dǎo)通，則執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟； 其中，Χ、Υ、Ζ都不導(dǎo)通，則開環(huán)控制，即位移、速度、轉(zhuǎn)矩都不控制;通過調(diào)整控制環(huán)選通信號模塊的信號選擇導(dǎo)通值，則可以增加或減少控制環(huán)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，其特征在于，所述位移控制算法及步驟具體為: 給定位移量讓電機(jī)運(yùn)行一定位移，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，求出位移誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)位移量等于或接近給定位移量。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，其特征在于，所述速度控制算法及步驟具體為: 給定速度值使電機(jī)運(yùn)行，編碼器采集實際位移量，跟給定位移作比較，并求出當(dāng)前速度，求出速度誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)運(yùn)行速度等于或接近給定位速度值。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟具體為: 通過轉(zhuǎn)矩傳感器或霍爾傳感器檢測出電機(jī)轉(zhuǎn)矩或者電流反饋，跟速度環(huán)控制輸出作比較，求出轉(zhuǎn)矩或者電流誤差，通過分?jǐn)?shù)階PID算法，調(diào)整控制輸出，最終使得電機(jī)轉(zhuǎn)矩等于或接近外部負(fù)載阻矩。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種伺服驅(qū)動器的柔性控制方法，包括以下步驟：根據(jù)電機(jī)要運(yùn)行的位置和允許的運(yùn)行速度，設(shè)定啟動位移、啟動速度以及剎車位移、剎車速度；設(shè)定位移控制算法及步驟、速度控制算法及步驟以及轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；基于上述步驟二的算法及步驟，在伺服驅(qū)動器設(shè)置有控制環(huán)選通信號模塊，所述控制環(huán)選通信號模塊定義有以下三個3個信號選擇導(dǎo)通值：X導(dǎo)通，則執(zhí)行位移控制算法及步驟；Y導(dǎo)通，則執(zhí)行速度控制算法及步驟；Z導(dǎo)通，則執(zhí)行轉(zhuǎn)矩控制算法及步驟；其中，X、Y、Z都不導(dǎo)通，則開環(huán)控制，即位移、速度、轉(zhuǎn)矩都不控制；通過調(diào)整控制環(huán)選通信號模塊的信號選擇導(dǎo)通值，則可以增加或減少控制環(huán)。本發(fā)明可以根據(jù)被控對象的控制量靈活配置被控量，柔性增加或減少控制環(huán)。
【IPC分類】H02P23/00
【公開號】CN105450131
【申請?zhí)枴緾N201510796499
【發(fā)明人】張碧陶
【申請人】張碧陶
【公開日】2016年3月30日
【申請日】2015年11月18日