專利名稱：一種伺服控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于電液伺服控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種壓伺服控制器。
背景技術(shù)：
電液伺服控制器是液壓伺服控制系統(tǒng)不可缺少的控制單元，控制器的質(zhì)量直接影響到整個(gè)液壓控制系統(tǒng)的精度?？刂破魇菍?zhí)行元件的動(dòng)作參量(如位移、力、速度、加速度)經(jīng)過(guò)采集、調(diào)理、放大后將控制指令傳遞給伺服閥，伺服閥控制伺服作動(dòng)器帶動(dòng)執(zhí)行元件完成規(guī)定的動(dòng)作。因此，伺服控制器在系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用。電液伺服控制器工作原理是將來(lái)自工控機(jī)的激振波信號(hào)與執(zhí)行元件位移信號(hào)的誤差信號(hào)進(jìn)行放大并驅(qū)動(dòng)電液伺服閥，經(jīng)過(guò)電液伺服閥完成液壓功率放大并驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件動(dòng)作，執(zhí)行元件的(位移、力、 速度、加速度等參量)由傳感器測(cè)量并經(jīng)過(guò)調(diào)制解調(diào)放大后反饋給伺服控制器，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行元件的位移、力、速度、加速度的控制。目前的液壓伺服控制系統(tǒng)如圖1所示，其中的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)采集及控制系統(tǒng)、信號(hào)調(diào)理單元、電源穩(wěn)壓?jiǎn)卧蛡鞲衅鳎朔N構(gòu)成決定了其要完成系統(tǒng)控制需要外加伺服控制器(伺服驅(qū)動(dòng)器)，致使整個(gè)系統(tǒng)的體積比較龐大，笨重，且內(nèi)部沒(méi)有激勵(lì)源，同樣需要外設(shè)，進(jìn)一步增大其體積，使得整個(gè)系統(tǒng)復(fù)雜，操作不便，更重要的是其功能單一，只能實(shí)現(xiàn)單通道、單參量的控制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有的液壓伺服控制系統(tǒng)所存在的體積大、復(fù)雜、操作不便和功能單一的問(wèn)題。為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種伺服控制器，其特殊之處在于，包括伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、 PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、邏輯電路模塊和用于給所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊和邏輯電路模塊供電的穩(wěn)壓電源電路模塊；所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊與所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊電聯(lián)接；所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述PC/104接口模塊電聯(lián)接；所述邏輯電路模塊分別與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP、所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊及所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊電聯(lián)接；所述信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊通過(guò)所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；所述邏輯電路模塊通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述PC/104接口模塊電聯(lián)接；所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有限位開關(guān)信號(hào)接口。上述實(shí)時(shí)控制模塊DSP是型號(hào)為TMS320F2812的實(shí)時(shí)控制模塊DSP。
上述實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有RS232串口通信接口。上述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集各位移傳感器、 力傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、穩(wěn)壓電源電路模塊和邏輯電路模塊均集成在一塊電路板上，所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP為單獨(dú)一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸電路板。上述實(shí)時(shí)控制模塊DSP對(duì)所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的采樣頻率是IKHZ ；所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊和PC/104接口模塊上端的數(shù)據(jù)傳輸速率為 200Hz ο通過(guò)鋰電池為伺服控制器提供MVDC ；所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器由信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊提供電源；所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器的供電接線端口單獨(dú)給出。上述傳感器電源有兩種24V直流電源和5V直流電源數(shù)字電。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本伺服控制器集數(shù)據(jù)采集、處理、放大于一體，同時(shí)也增加了脈沖激勵(lì)源環(huán)節(jié)，可直接對(duì)電液伺服作動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制無(wú)需增加外設(shè)，使得整個(gè)控制系統(tǒng)體 (即液壓伺服控制系統(tǒng))積小巧，同時(shí)也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成，使得操作簡(jiǎn)單，可直接與計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制；更重要的是可實(shí)現(xiàn)多通道、多參量同時(shí)控制，優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制。


以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明 圖1是現(xiàn)有液壓伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖2是本發(fā)明提供的液壓伺服控制系統(tǒng)中的伺服控制器的控制原理示意圖； 圖3是本發(fā)明提供的液壓伺服控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意框圖。
具體實(shí)施例方式本實(shí)施例為解決現(xiàn)有的液壓伺服控制系統(tǒng)所存在的體積大、復(fù)雜、操作不便和功能單一的問(wèn)題，提供了如圖2所示的伺服控制器集成了數(shù)據(jù)采集、調(diào)理、放大的功能于一體，同時(shí)也增加了脈沖激勵(lì)源環(huán)節(jié)，與圖1所示的現(xiàn)有的液壓伺服控制系統(tǒng)相比較，要完成系統(tǒng)控制無(wú)需外加伺服控制器(伺服驅(qū)動(dòng)器)，且內(nèi)部設(shè)有激勵(lì)源，同樣無(wú)需外設(shè)，使得整個(gè)系統(tǒng)簡(jiǎn)化，體積減小，方便了操作，可直接與計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制。且該伺服控制器 (伺服驅(qū)動(dòng)器)具有至少四個(gè)物理接口，可實(shí)現(xiàn)多通道、多參量(如力、位置、速度、加速度等) 同時(shí)控制，具體可參見(jiàn)圖2所示的上述伺服控制器的控制原理示意圖，由此圖不難看出，該伺服控制器包括伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊(即圖中所示的伺服驅(qū)動(dòng)模塊，其驅(qū)動(dòng)電液伺服閥伺服作動(dòng)器，有至少四個(gè)物理接口)、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、邏輯電路模塊和用于給伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、 PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊和邏輯電路模塊供電的穩(wěn)壓電源電路模塊；所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊與所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊電聯(lián)接；雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊通過(guò)電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與 PC/104接口模塊電聯(lián)接；邏輯電路模塊分別與實(shí)時(shí)控制模塊DSP、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊及電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊電聯(lián)接；信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換模塊與實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；邏輯電路模塊通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與PC/104接口模塊電聯(lián)接； 實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有限位開關(guān)信號(hào)接口。實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有RS232串口通信接口。本實(shí)施例選用的實(shí)時(shí)控制模塊 DSP是型號(hào)為TMS320F2812的實(shí)時(shí)控制模塊DSP?；谏鲜鲭娨核欧刂破?，將圖1所示的現(xiàn)有的液壓伺服控制系統(tǒng)改進(jìn)成為圖3 所示的電液伺服控制系統(tǒng)，包括電液伺服作動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)，其中，該計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)包括進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、處理、放大且具有脈沖激勵(lì)源的伺服控制器和與該伺服控制器通信的上位操作計(jì)算機(jī)；電液伺服作動(dòng)系統(tǒng)包括依次電聯(lián)接的電控柜、液壓泵、電液伺服閥、伺服作動(dòng)器、執(zhí)行元件和傳感器，電控柜、電液伺服閥和傳感器與伺服控制器電聯(lián)接。整個(gè)系統(tǒng)的硬件布局是伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、 用于采集各位移傳感器(如LVTD位移傳感器)、力傳感器(拉/壓力傳感器)、速度傳感器(速度傳感器和加速度傳感器)及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、穩(wěn)壓電源電路模塊和邏輯電路模塊均集成在一塊電路板上，實(shí)時(shí)控制模塊DSP為單獨(dú)一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸電路板，可通過(guò)插針式總線擴(kuò)展方式層疊棧接起來(lái)，具有體積小、可靠性高、安裝快捷、便于擴(kuò)展的特點(diǎn)。綜上所述，不難看出，由于本實(shí)施例提供的圖2所示的電液伺服控制器集數(shù)據(jù)采集、處理、放大于一體，同時(shí)也增加了脈沖激勵(lì)源環(huán)節(jié)，可直接對(duì)電液伺服作動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制無(wú)需增加外設(shè)，使得整個(gè)控制系統(tǒng)體(即圖3所示的液壓伺服控制系統(tǒng))積小巧，同時(shí)也簡(jiǎn)化了系統(tǒng)構(gòu)成，使得操作簡(jiǎn)單，可直接與計(jì)算機(jī)連接實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)控制；更重要的是可實(shí)現(xiàn)多通道、多參量同時(shí)控制，優(yōu)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和控制。由圖2不難看出，各模塊之間的傳輸信號(hào)有控制狀態(tài)、數(shù)據(jù)、地址、片選、控制、地址1、地址2、控制信號(hào)、中斷信號(hào)、串口總線、串口通信、反饋信號(hào)、閥控信號(hào)1、閥控信號(hào)2、 閥控信號(hào)3和閥控信號(hào)4等?，F(xiàn)將液壓伺服控制系統(tǒng)的原理分析如下
整個(gè)控制系統(tǒng)包括伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、模擬量輸入/輸出模塊、 數(shù)字量輸入/輸出模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電源模塊等。實(shí)驗(yàn)過(guò)程中各傳感器輸出參數(shù)依次經(jīng)過(guò)信號(hào)調(diào)理電路、A/D轉(zhuǎn)換模塊后進(jìn)入DSP，分別完成位移、拉壓力、速度、加速度等信號(hào)采集；而上位機(jī)控制指令信號(hào)則依次通過(guò)PC/104接口、雙口 RAM存儲(chǔ)器、DSP、D/A轉(zhuǎn)換模塊、伺服驅(qū)動(dòng)器等處理后到達(dá)伺服作動(dòng)器，形成完整的閉環(huán)控制回路， 實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的控制功能。接下來(lái)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)各個(gè)部分進(jìn)行詳細(xì)描述，以便本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能夠充分理解和再現(xiàn)本實(shí)施例提供的液壓伺服控制系統(tǒng)，尤其是其中的伺服控制器。、電源電路部分
實(shí)時(shí)控制模塊DSP自帶220VAC轉(zhuǎn)MVDC、士 12VDC及5VDC電路部分，可采用類似于 TPS767D318的線性電源芯片為DSP內(nèi)核提供+1.8V電源，為外圍電路提供+3.3 V電源。且有相應(yīng)的電平轉(zhuǎn)換電路使DSP、雙口 RAM以及PC/104接口部分電路實(shí)現(xiàn)電平匹配。外部電源輸入端與線性電源芯片之間串聯(lián)磁珠，以隔離輸入端的高頻噪聲，增強(qiáng)電源的穩(wěn)定性。在電源芯片的輸出端并聯(lián)濾波電容，以減小電源紋波。、DSP處理電路部分
本例可使用型號(hào)為TMS320F2812等的DSP芯片，采用高速DSP數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)， 開發(fā)高效的信號(hào)處理算法和軟件PID控制等算法，通過(guò)對(duì)多通道伺服控制信號(hào)即上位機(jī)指令信號(hào)和傳感器反饋信號(hào)進(jìn)行比較和運(yùn)算等實(shí)時(shí)處理，得到輸出信號(hào)即伺服閥控制信號(hào)， 形成完整的軟件PID控制回路，對(duì)伺服作動(dòng)器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和檢測(cè)。、A/D和D/A轉(zhuǎn)換電路部分
本例可使用TI公司的ADC和DAC芯片，如ADSl 158和DAC7564等，對(duì)位移傳感器和各個(gè)力傳感器的輸出模擬信號(hào)進(jìn)行2至16路高精度ADC轉(zhuǎn)換和經(jīng)DSP進(jìn)行運(yùn)算和處理后輸出的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行1至8路高精度DAC轉(zhuǎn)換，輸出給伺服閥驅(qū)動(dòng)電路部分，以達(dá)到對(duì)伺服作動(dòng)器進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和檢測(cè)的目的。且A/D和D/A電路都具有相關(guān)的信號(hào)調(diào)理和放大電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行緩沖和匹配。、串行通信電路部分
在此以同步外設(shè)串行(SPI)通信為例來(lái)說(shuō)明，當(dāng)然還有其他幾種串行通信方式可以選擇。SPI通信是一種主從式串行通信，TMS320F2812設(shè)有從輸出/主輸入(SPIS0MI)引腳、 從輸入/主輸出(SPISIM0)引腳、從傳送使能(SPISTE)引腳、串行時(shí)鐘(SPICLK)引腳，是標(biāo)準(zhǔn)的SPI通信配置?？紤]到電平兼容性問(wèn)題，在DSP的SPI控制器與外部接口之間加入緩沖器，以保證系統(tǒng)與電壓為5V的外部設(shè)備兼容。串行通信傳輸?shù)臄?shù)據(jù)可在DSP中進(jìn)行處理，通過(guò)雙口 RAM與主機(jī)交換數(shù)據(jù)，由主機(jī)觸發(fā)DSP中斷，控制DSP工作，也可由DSP向主機(jī)發(fā)送中斷，申請(qǐng)相關(guān)的處理。、雙口RAM接口電路部分
雙口 RAM器件在一個(gè)SRAM存儲(chǔ)器上具有兩套完全獨(dú)立的數(shù)據(jù)線、地址線和讀寫控制線，并允許兩個(gè)獨(dú)立的系統(tǒng)同時(shí)對(duì)該存儲(chǔ)器進(jìn)行隨機(jī)性的訪問(wèn)，即共享式多端口存儲(chǔ)器。本例可選用IDT公司或CYPRESS公司的系列雙口 RAM器件，型號(hào)如CY7C028V-20AXI等。如圖 1所示，雙口 RAM的左半部分?jǐn)?shù)據(jù)線和地址線與DSP的外部數(shù)據(jù)線和地址線直接相連，右半部分?jǐn)?shù)據(jù)線和地址線經(jīng)總線驅(qū)動(dòng)器后分別與PC/104總線數(shù)據(jù)線和地址線連.考慮到上層主機(jī)和DSP可能同時(shí)訪問(wèn)雙口 RAM，因此設(shè)計(jì)中采用BUSY信號(hào)控制主機(jī)或DSP的“就緒”信號(hào)，實(shí)現(xiàn)等待控制。雙口 RAM左半部分片選信號(hào)與DSP相關(guān)管腳相連完成片選，DSP外部15位地址線與雙口 RAM左半部分地址線相連，實(shí)現(xiàn)32K空間尋址；DSP的16位數(shù)據(jù)線與雙口 RAM左半部分?jǐn)?shù)據(jù)線相連，實(shí)現(xiàn)16位數(shù)據(jù)的并行存??；DSP的讀寫狀態(tài)信號(hào)DLR/W控制雙口 RAM左半部分的讀寫；雙口 RAM左半部分輸出DLBUSY信號(hào)，通過(guò)邏輯電路輸出FRDY信號(hào)與DSP相連。雙口 RAM右半部分用于主機(jī)訪問(wèn)，由于PC/104總線的地址、數(shù)據(jù)信號(hào)均為5V電平，因此采用相應(yīng)的總線驅(qū)動(dòng)芯片完成驅(qū)動(dòng)和電平轉(zhuǎn)換?？刹捎抿?qū)動(dòng)芯片的高若干位地址通過(guò)譯碼作為雙口 RAM右半部分片選，DRR/W控制雙口 RAM右半部分讀寫.雙口 RAM右半部分輸出DRBUSY信號(hào)，通過(guò)邏輯電路輸出PCRDY信號(hào)與PC/104總線的RADAY信號(hào)相連。、邏輯電路部分
6本例中采用ALTERA公司的MAX V系列CPLD器件5MM0Z對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)序和邏輯方面的控制，使各個(gè)功能電路部分能夠按照預(yù)想的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)精確的運(yùn)作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)控制系統(tǒng)的功能。采用CPLD器件來(lái)做時(shí)序邏輯電路和使用一般的邏輯芯片來(lái)做，有較多的控制邏輯單元數(shù)量和較高的控制精度等優(yōu)點(diǎn)，而且電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本較低。、軟件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
DSP軟件開發(fā)可使用C語(yǔ)言、匯編語(yǔ)言或者M(jìn)ATLAB語(yǔ)言等，也可根據(jù)需求將幾種開發(fā)語(yǔ)言結(jié)合使用。雙口 RAM作為DSP與主機(jī)共享的存儲(chǔ)器，當(dāng)DSP接收數(shù)據(jù)并向主機(jī)發(fā)送時(shí)，將數(shù)據(jù)及標(biāo)識(shí)符寫入雙口 RAM指定區(qū)域，然后觸發(fā)主機(jī)中斷。主機(jī)中斷服務(wù)程序首先取出標(biāo)識(shí)符， 并根據(jù)標(biāo)識(shí)符取出數(shù)據(jù)；當(dāng)主機(jī)發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)，主機(jī)也將數(shù)據(jù)和標(biāo)識(shí)符寫入雙口 RAM指定區(qū)域，觸發(fā)DSP中斷，DSP中斷服務(wù)程序也仿照主機(jī)中斷服務(wù)程序進(jìn)行處理。實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可根據(jù)傳送數(shù)據(jù)量的需要按以上方式定義不同數(shù)據(jù)區(qū)的起始地址和大小。無(wú)論是在DSP中還是在PC/104主機(jī)中，對(duì)雙口 RAM的操作及收發(fā)中斷都與普通內(nèi)存的相同。、伺服驅(qū)動(dòng)器部分
電液伺服控制器可實(shí)現(xiàn)多個(gè)伺服作動(dòng)器同時(shí)控制，并作為一個(gè)集成單元來(lái)處理，每個(gè)控制單元的輸入部分對(duì)應(yīng)一個(gè)傳感器的反饋信號(hào)，輸出信號(hào)為DSP經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換器出來(lái)的閥控信號(hào)(4-20mA電流信號(hào)或士5V電壓信號(hào))；來(lái)控制伺服作動(dòng)器的力、位移、速度、加速度等參量，以達(dá)到所需的控制要求。每路控制單元中主要包含傳感器反饋信號(hào)及其相關(guān)處理電路、指令信號(hào)及其相關(guān)處理電路，每路中都包含采樣、跟隨、放大等相關(guān)電路，還包括有零位調(diào)節(jié)和滿程調(diào)節(jié)兩種信號(hào)微調(diào)電路；可根據(jù)客戶實(shí)際要求采用硬件PID控制或軟件PID控制。最后閥控信號(hào)經(jīng)過(guò)一個(gè)由精密運(yùn)放以及相關(guān)功率管組成的深度負(fù)反饋放大電路來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服閥，形成一個(gè)完整的閉環(huán)回路控制系統(tǒng)。本實(shí)施例提供的液壓伺服控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用時(shí)的技術(shù)指標(biāo)如下
1、供電方式通過(guò)鋰電池為控制系統(tǒng)提供MVDC ；各位移傳感器和力傳感器由響應(yīng)控制電路提供電源，傳感器電源有兩種J4VDC模擬電，5VDC數(shù)字電，各傳感器供電接線端口單獨(dú)給出。、輸入信號(hào)各類傳感器的反饋信號(hào)及相關(guān)限位開關(guān)信號(hào)，模擬地與數(shù)字地分離。、輸出信號(hào)伺服閥的控制信號(hào)；104總線，雙口RAM向上一層控制單元傳輸位移、 力、速度、加速度等數(shù)據(jù)信號(hào)。、控制程序開發(fā)接口DSP程序?qū)懭攵丝?；雙口 RAM硬件物理地址，多通道多采集卡情況下則硬件物理地址錯(cuò)開。、最終結(jié)構(gòu)單通道模式下共有3路輸入端口(1路模擬信號(hào)輸入，2路開關(guān)信號(hào)輸入)，1路模擬信號(hào)輸出端口，多通道以此類推；一個(gè)104總線端口 ；一個(gè)電源輸入端口 ；一個(gè)地；多個(gè)電源輸出端口。DSP對(duì)各傳感器和開關(guān)信號(hào)的采樣頻率為lKHz，PC/104接口和雙口 RAM上端的數(shù)據(jù)傳輸速率為200Hz。整個(gè)控制系統(tǒng)包括伺服驅(qū)動(dòng)電路部分、數(shù)據(jù)采集、處理、輸出電路部分，以及上位機(jī)控制、監(jiān)測(cè)部分能達(dá)到工作協(xié)調(diào)一致、響應(yīng)特性良好，工作穩(wěn)定可靠，使用壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)?？刂葡到y(tǒng)功能通過(guò)采集伺服作動(dòng)系統(tǒng)的多個(gè)輸出參數(shù)位移、拉壓力、速度、加速度，形成閉環(huán)控制回路。分為位移、拉壓力、速度、加速度等控制方式，可任選其一，且多種控制方式能平滑切換。 同時(shí)能結(jié)合傳感器反饋信號(hào)，對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)
a)輸入信號(hào)模擬信號(hào)，開關(guān)信號(hào)；
b)輸出信號(hào)閥控信號(hào)，雙口RAM向上一層控制單元傳輸?shù)奈灰?、力、速度、加速度等?shù)據(jù)信號(hào)，PC/104總線；
c)A/D、D/A采樣精度12位
d)頻率范圍
1)傳感器采樣速率1000Hz
2)數(shù)據(jù)傳輸速率200Hz
e)根據(jù)實(shí)際需求能分別選擇按位移、拉壓力、速度、加速度等控制系統(tǒng)運(yùn)作；
f)有可靠的安全保護(hù)功能，即按某一選定參數(shù)(如位移、拉壓力)控制時(shí)，同時(shí)能實(shí)現(xiàn)對(duì)其它參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和響應(yīng)，如超過(guò)某一設(shè)定極限值后系統(tǒng)保護(hù)或報(bào)警；
g)系統(tǒng)控制精度
1)靜態(tài)控制精度1%
2)動(dòng)態(tài)控制精度2%
整個(gè)系統(tǒng)具有良好的可操作性，除正常使用操作外，還可設(shè)有急停保護(hù)等功能。以上例舉僅僅是對(duì)本發(fā)明的舉例說(shuō)明，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的保護(hù)范圍的限制，凡是與本發(fā)明相同或相似的設(shè)計(jì)均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種伺服控制器，其特征在于，包括伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、邏輯電路模塊和用于給所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/ D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 MM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊和邏輯電路模塊供電的穩(wěn)壓電源電路模塊；所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP通過(guò)D/A轉(zhuǎn)換模塊與所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊電聯(lián)接； 所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述PC/104接口模塊電聯(lián)接；所述邏輯電路模塊分別與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP、所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊及所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊電聯(lián)接；所述信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊通過(guò)所述A/D轉(zhuǎn)換模塊與所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP電聯(lián)接；所述邏輯電路模塊通過(guò)所述電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊與所述PC/104接口模塊電聯(lián)接； 所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有限位開關(guān)信號(hào)接口。
2.如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP是型號(hào)為 TMS320F2812的實(shí)時(shí)控制模塊DSP。
3.如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP設(shè)置有RS232串口通信接口。
4.如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集各位移傳感器、力傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、穩(wěn)壓電源電路模塊和邏輯電路模塊均集成在一塊電路板上，所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP為單獨(dú)一塊標(biāo)準(zhǔn)尺寸電路板。
5.如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，所述實(shí)時(shí)控制模塊DSP對(duì)所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的采樣頻率是IKHZ ；所述雙口 RAM存儲(chǔ)器模塊和PC/104接口模塊上端的數(shù)據(jù)傳輸速率為200Hz。
6.如權(quán)利要求1所述的伺服控制器，其特征在于，通過(guò)鋰電池為伺服控制器提供 24VDC ；所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器由信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊提供電源； 所述位移傳感器、力傳感器、速度傳感器的供電接線端口單獨(dú)給出。
7.如權(quán)利要求6所述的伺服控制器，其特征在于，傳感器電源有兩種24V直流電源和 5V直流電源。
全文摘要
本發(fā)明提供了伺服控制器，包括伺服作動(dòng)器驅(qū)動(dòng)模塊、D/A轉(zhuǎn)換模塊、實(shí)時(shí)控制模塊DSP、A/D轉(zhuǎn)換模塊、用于采集位移傳感器、力傳感器、速度傳感器及限位開關(guān)信號(hào)的信號(hào)采集調(diào)理放大電路模塊、雙口RAM存儲(chǔ)器模塊、PC/104接口模塊、電平轉(zhuǎn)換驅(qū)動(dòng)電路模塊、穩(wěn)壓電源電路模塊和邏輯電路模塊；其解決了現(xiàn)有液壓伺服控制系統(tǒng)的體積大、復(fù)雜、操作不便和功能單一的問(wèn)題，由于該電液伺服控制器集數(shù)據(jù)采集、處理、放大于一體，同時(shí)也增加了脈沖激勵(lì)源環(huán)節(jié)，可直接對(duì)電液伺服作動(dòng)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)控制無(wú)需增加外設(shè)，使得液壓伺服控制系統(tǒng)具有體積小巧，操作簡(jiǎn)單，可實(shí)現(xiàn)多通道、多參量同時(shí)控制的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)G05B19/418GK102368157SQ20111039376
公開日2012年3月7日 申請(qǐng)日期2011年12月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月2日
發(fā)明者周景雷, 徐凱, 李康, 汪東 申請(qǐng)人:西安華科航空液壓有限公司