一種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，連接于交流伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路之間，對(duì)交流伺服電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，再經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路輸出到所述交流伺服電機(jī)，其包括編碼儲(chǔ)存器、數(shù)據(jù)采集電路模塊、執(zhí)行電路模塊，所述執(zhí)行電路模塊用于處理所述數(shù)據(jù)采集電路模塊輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動(dòng)電路。本實(shí)用新型中執(zhí)行電路模塊通過數(shù)據(jù)采集電路模塊直接和編碼儲(chǔ)存器通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；利用執(zhí)行電路模塊的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
【專利說明】一種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，尤其涉及應(yīng)用于高精、高速、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置中DSP (數(shù)字信號(hào)處理)裝置與編碼儲(chǔ)存器的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字交流伺服系統(tǒng)在許多高科技領(lǐng)域上都得到了廣泛的應(yīng)用，如數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、包裝設(shè)備、雷達(dá)、軍用武器隨動(dòng)系統(tǒng)、航空航天以及變頻器等眾多領(lǐng)域中。隨著各個(gè)領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對(duì)伺服系統(tǒng)的要求也日益嚴(yán)格，不同的應(yīng)用環(huán)境對(duì)伺服系統(tǒng)的性能要求也不盡相同。尤其在精密數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人及雷達(dá)等系統(tǒng)中，對(duì)伺服系統(tǒng)又提出了許多特殊的要求:高速、高精度、高可靠性和較強(qiáng)的抗干擾能力。全數(shù)字控制因其自身高可靠性已成為伺服控制的發(fā)展方向。高性能微處理器DSP和功率電子器件的發(fā)展為伺服控制的全數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了條件?；贒SP高性能控制策略的全數(shù)字化的位置伺服系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問題是:(I)高性能驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)；(2)調(diào)節(jié)器的設(shè)計(jì)，通過設(shè)計(jì)出合適的位置調(diào)節(jié)器，實(shí)現(xiàn)對(duì)永磁同步電機(jī)進(jìn)行精確定位，使定位精度，定位速度，位置響應(yīng)等指標(biāo)都能滿足伺服控制的要求。
[0003]目前，現(xiàn)有的交流永磁同步伺服電機(jī)和編碼器在交流伺服裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。在對(duì)電機(jī)的控制過程中，不僅需要確定電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極初始位置，還要確定電機(jī)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向。為了得到這些信息，可以將編碼器嵌入到電機(jī)上，和電機(jī)同步運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子角度和方向的信息。編碼器可分為:增量式編碼器、混合式編碼器和編碼儲(chǔ)存器三大類。增量式編碼器在電機(jī)運(yùn)行時(shí)能確定轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度和方向，其缺點(diǎn)是無法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息；混合式編碼器，它輸出兩組信息:一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全同增量式編碼器的輸出信息，但在電機(jī)上電之時(shí)，其檢測(cè)出的初始磁極位置會(huì)有±30°的電角度誤差；編碼儲(chǔ)存器卻具有以下特點(diǎn):1、可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值；2、無累積誤差；3、電源切除后位置信息不會(huì)丟失。但是分辨率是由二進(jìn)制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有17位、23位等多種。因而它可應(yīng)用于許多高精度、高速度的運(yùn)動(dòng)控制場(chǎng)合。應(yīng)用編碼儲(chǔ)存器需要解決的關(guān)鍵問題就是通訊和解碼。目前都是采用編碼器生產(chǎn)廠家提供的專用芯片來實(shí)現(xiàn)的，將大大增加成本，同時(shí)電路也較復(fù)雜。
[0004]因此，需要發(fā)明一種新的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)解決上述問題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述之缺陷，提供一種新的方便、安全、可靠、經(jīng)濟(jì)的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于全數(shù)字交流伺服驅(qū)動(dòng)裝置中。
[0006]本實(shí)用新型為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用如下技術(shù)手段:
[0007]—種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，用于對(duì)交流伺服電機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集及處理，再將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由驅(qū)動(dòng)電路輸出到所述交流伺服電機(jī)，該裝置連接于交流伺服電機(jī)與驅(qū)動(dòng)電路之間，所述交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)包括與所述交流伺服電機(jī)連接并用于采集交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子角度和方向信息的編碼儲(chǔ)存器、與所述編碼儲(chǔ)存器連接并用于處理其所輸出的采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集電路模塊、與所述數(shù)據(jù)采集電路模塊及驅(qū)動(dòng)電路分別連接、且用于處理所述數(shù)據(jù)采集電路模塊輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)及將處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動(dòng)電路的執(zhí)行電路模塊。
[0008]所述執(zhí)行電路模塊包括DSP元件以及連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的時(shí)序控制模塊，所述時(shí)序控制模塊用于完成執(zhí)行電路模塊與編碼儲(chǔ)存器串行通訊的時(shí)序控制。
[0009]所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的解碼及傳輸模塊，所述解碼及傳輸模塊用于實(shí)現(xiàn)所述交流伺服電機(jī)控制算法以及編碼儲(chǔ)存器數(shù)據(jù)讀、寫、指令發(fā)送和數(shù)據(jù)解碼。
[0010]所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的通訊時(shí)基模塊，所述通訊時(shí)基模塊用于實(shí)現(xiàn)所述交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)的通訊時(shí)基控制。
[0011]所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的數(shù)據(jù)接收模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收由所述編碼儲(chǔ)存器傳輸來的數(shù)據(jù)。
[0012]所述編碼儲(chǔ)存器包括有差分接口電路，與所述數(shù)據(jù)采集電路模塊相互對(duì)稱連接。
[0013]所述交流伺服電機(jī)是交流永磁同步伺服電機(jī)。
[0014]所述數(shù)據(jù)采集電路模塊采用的是半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式的RS-485接口芯片。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:執(zhí)行電路模塊通過數(shù)據(jù)采集電路模塊直接和編碼儲(chǔ)存器通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；在執(zhí)行電路模塊中設(shè)置多個(gè)功能模塊，充分開發(fā)利用其潛力；利用執(zhí)行電路模塊的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]圖1是本實(shí)用新型所揭示交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)方框圖；
[0017]圖2是本實(shí)用新型編碼儲(chǔ)存器內(nèi)部差分接口電路與數(shù)據(jù)采集電路模塊連接關(guān)系示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0018]以下結(jié)合附圖和實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本實(shí)用新型所揭示的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)。
[0019]圖1揭示了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，其包括電動(dòng)機(jī)1、編碼儲(chǔ)存器2、數(shù)據(jù)采集電路模塊3、執(zhí)行電路模塊4、驅(qū)動(dòng)放大電路5;編碼儲(chǔ)存器2嵌入電動(dòng)機(jī)I中，和電動(dòng)機(jī)I同步運(yùn)轉(zhuǎn)，從而獲得電動(dòng)機(jī)I轉(zhuǎn)子角度和方向的信息；數(shù)據(jù)采集電路模塊3連接在電動(dòng)機(jī)I和執(zhí)行電路模塊4之間，執(zhí)行電路模塊4通過數(shù)據(jù)采集電路模塊3直接和編碼儲(chǔ)存器通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片。
[0020]圖2揭示了本實(shí)用新型一個(gè)實(shí)施例中編碼儲(chǔ)存器內(nèi)部差分接口電路與數(shù)據(jù)采集電路模塊連接關(guān)系，圖中ADM485:差分信號(hào)放大器，SDAT:串行數(shù)據(jù)，SRQ:請(qǐng)求發(fā)送命令信號(hào)，DE:控制ADM485數(shù)據(jù)傳輸方向信號(hào)，SCIRXD =DSP接收數(shù)據(jù)端口，SCITXD =DSP發(fā)送命令端口。圖中最左部為編碼儲(chǔ)存器2的內(nèi)部差分接口電路21;差分接口電路21和數(shù)據(jù)采集電路模塊3各包括一片半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式的RS-485接口芯片ADM485，ADM485的SDAT是數(shù)據(jù)輸出引腳，SRQ是數(shù)據(jù)輸入引腳，DE是外部控制引腳，該腳受執(zhí)行電路模塊4控制，當(dāng)DE為高電平時(shí)，SDAT輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)DE為低電平時(shí)，數(shù)據(jù)從SRQ輸入；編碼儲(chǔ)存器2的內(nèi)部差分接口電路21中的DE受編碼儲(chǔ)存器2內(nèi)部的控制芯片所控制。
[0021]本實(shí)用新型采用的技術(shù)原理如下:執(zhí)行電路模塊4與編碼儲(chǔ)存器2的串行通訊及解碼方法的軟件架構(gòu)采用前后工作模式、半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式和RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)。整個(gè)通訊和解碼工作是由四個(gè)功能模塊完成的。時(shí)序控制模塊負(fù)責(zé)控制差分接口電路芯片的DE信號(hào)，當(dāng)其為高電平時(shí)，編碼儲(chǔ)存器可以接收外部指令；而當(dāng)為低電平時(shí)，編碼儲(chǔ)存器可以向外部發(fā)送數(shù)據(jù)。定時(shí)器I下溢中斷服務(wù)程序是用來實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制算法以及編碼器讀、寫指令發(fā)送和數(shù)據(jù)解碼等工作。數(shù)據(jù)接收工作則在DSP串口數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序完成，為電機(jī)控制提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的參數(shù)信息。
[0022]上述DSP按串口通訊數(shù)據(jù)格式，當(dāng)其接受到一個(gè)字符時(shí)(包括I個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、I個(gè)停止位)便引發(fā)一次接受中斷，并置位相應(yīng)的中斷標(biāo)志位，當(dāng)中斷使能時(shí)，便進(jìn)入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在定時(shí)器I下溢中斷程序里周期性的讀、寫編碼儲(chǔ)存器，能完全保證DSP接收數(shù)據(jù)的完整性。CPU定時(shí)器2周期中斷服務(wù)程序則是用來作為通訊時(shí)基控制。DSP串行口數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序主要負(fù)責(zé)接收編碼器傳來的數(shù)據(jù)。
[0023]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:執(zhí)行電路模塊通過數(shù)據(jù)采集電路模塊直接和編碼儲(chǔ)存器通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；在執(zhí)行電路模塊中設(shè)置多個(gè)功能模塊，充分開發(fā)利用其潛力；利用執(zhí)行電路模塊的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
[0024]以上所揭露的僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實(shí)用新型之權(quán)利范圍，因此依本實(shí)用新型申請(qǐng)專利范圍所作的等同變化，仍屬本實(shí)用新型所涵蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)包括與所述交流伺服電機(jī)連接并用于采集交流伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子角度和方向信息的編碼儲(chǔ)存器、與所述編碼儲(chǔ)存器連接并用于處理其所輸出的采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集電路模塊、與所述數(shù)據(jù)采集電路模塊及驅(qū)動(dòng)電路分別連接、且用于處理所述數(shù)據(jù)采集電路模塊輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)及將處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動(dòng)電路的執(zhí)行電路模塊；所述執(zhí)行電路模塊包括DSP元件以及連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的時(shí)序控制模塊，所述時(shí)序控制模塊用于完成執(zhí)行電路模塊與編碼儲(chǔ)存器串行通訊的時(shí)序控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的解碼及傳輸模塊，所述解碼及傳輸模塊用于實(shí)現(xiàn)所述交流伺服電機(jī)控制算法以及編碼儲(chǔ)存器數(shù)據(jù)讀、寫及數(shù)據(jù)解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的通訊時(shí)基模塊，所述通訊時(shí)基模塊用于實(shí)現(xiàn)所述交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)的通訊時(shí)基控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述執(zhí)行電路模塊還包括連接在所述數(shù)據(jù)采集電路模塊與DSP元件之間的數(shù)據(jù)接收模塊，所述數(shù)據(jù)接收模塊用于接收由所述編碼儲(chǔ)存器傳輸來的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼儲(chǔ)存器包括有差分接口電路，與所述數(shù)據(jù)采集電路模塊相互對(duì)稱連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述交流伺服電機(jī)是交流永磁同步伺服電機(jī)。
7.根據(jù)以上任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的交流伺服電機(jī)智能控制管理系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集電路模塊采用的是半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式的RS-485接口芯片。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK204044551SQ201420329184
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】劉東亮 申請(qǐng)人:劉東亮