本發(fā)明屬于電纜提升裝置，具體涉及一種電纜提升就位裝置的伺服控制系統(tǒng)、方法及存儲介質(zhì)。

背景技術(shù)：

1、現(xiàn)有技術(shù)中，電纜提升就位裝置對線纜進(jìn)行提升動作時，電纜提升就位裝置需要沿線纜長度方向移動，并在移動時對線纜進(jìn)行提升控制。對線纜進(jìn)行提升時需要使用到功率較強(qiáng)的伺服控制器，并且在伺服控制器的控制作用下，帶動結(jié)構(gòu)件實現(xiàn)沿軸方向的多軸控制，但現(xiàn)有技術(shù)中的伺服控制系統(tǒng)的并不能很好的與各系統(tǒng)進(jìn)行信息交流，伺服控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力差，導(dǎo)致電纜提升就位裝置的自動化程度低，提升完成率低。

2、需要一種新的伺服控制系統(tǒng)，來解決以上技術(shù)問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種電纜提升就位裝置的伺服控制系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中電纜提升就位裝置的自動化程度低、提升完成率低的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明的目的還在于提供一種電纜提升就位裝置的伺服控制方法。

3、本發(fā)明的目的還在于提供一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)。

4、本發(fā)明解決其技術(shù)問題的技術(shù)方案為：

5、一種電纜提升就位裝置的伺服控制系統(tǒng)，包括：

6、實時控制器模塊，用于處理輸入信號、執(zhí)行控制算法程序、生成控制指令并將控制指令發(fā)送給伺服驅(qū)動器模塊；

7、伺服驅(qū)動器模塊，用于執(zhí)行實時控制器模塊發(fā)出的控制指令、驅(qū)動機(jī)械運動并將機(jī)械運動的實際位置信息反饋給實時控制器模塊；

8、傳感器模塊，用于檢測機(jī)械運動的狀態(tài)信息、位置信息，并將機(jī)械運動的狀態(tài)信息、位置信息反饋給實時控制器模塊；

9、上位機(jī)，用于顯示、保存實時控制器模塊的多軸電機(jī)控制量信息以及伺服驅(qū)動器模塊反饋的實際位置信息，以及提供人機(jī)交互界面；

10、多軸時序控制模塊，用于協(xié)調(diào)各軸電機(jī)間的運動關(guān)系、時序關(guān)系；

11、控制板，用于協(xié)調(diào)、管理各個模塊之間的通訊、控制流程，提供對底層硬件資源的訪問、控制通道；

12、所述實時控制器模塊、伺服驅(qū)動器模塊、傳感器模塊、上位機(jī)和多軸時序控制模塊均與控制板通訊。

13、進(jìn)一步地，所述實時控制器模塊包括：

14、任務(wù)調(diào)度單元，用于管理伺服控制系統(tǒng)的任務(wù)調(diào)度；

15、通信單元，用于實現(xiàn)控制器與伺服電機(jī)、傳感器和上位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交換和通信；

16、軌跡控制單元，用于接收控制指令；通過預(yù)設(shè)的軌跡算法和控制邏輯，計算各軸電機(jī)的運動軌跡和狀態(tài)，并輸出相應(yīng)的控制電壓；接收傳感器信號并進(jìn)行相應(yīng)的反饋控制。

17、所述控制指令包括位置指令、速度指令和力矩指令。

18、進(jìn)一步地，所述伺服驅(qū)動器模塊包括：

19、伺服電機(jī)單元，用于將控制指令轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)操作，進(jìn)行機(jī)械運動；

20、電機(jī)控制算法單元，用于實現(xiàn)對各軸電機(jī)的速度、位置控制；根據(jù)實時控制器模塊發(fā)出的控制指令，計算出各軸電機(jī)的輸入電壓或輸入電流；

21、伺服驅(qū)動器單元，用于接收控制指令，將接收的控制指令轉(zhuǎn)化成控制驅(qū)動電機(jī)的逆變器的開關(guān)信號，同時將伺服電機(jī)的狀態(tài)信息反饋給軌跡控制單元。

22、進(jìn)一步地，所述傳感器模塊包括：

23、傳感器單元，用于檢測和采集機(jī)械運動時的系統(tǒng)參數(shù)，并將采集的系統(tǒng)參數(shù)反饋給數(shù)據(jù)處理單元；

24、數(shù)據(jù)處理單元，用于對接收的傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、處理，提取機(jī)械運動的狀態(tài)信息、位置信息，并將狀態(tài)信息、位置信息發(fā)送給實時控制器模塊。

25、所述多軸時序控制模塊包括：

26、時序規(guī)劃單元，用于根據(jù)加工工藝和運動需求，規(guī)劃各軸之間的時序關(guān)系；

27、同步控制單元，用于控制各軸電機(jī)以實現(xiàn)控制各軸電機(jī)之間的運動同步。

28、一種電纜提升就位裝置的伺服控制方法，包括以下步驟：

29、y1:實時控制器模塊讀取操作指令，判斷是否啟動伺服控制系統(tǒng)，若是，執(zhí)行步驟y2；若否，對電纜提升就位裝置實施停機(jī)操作；

30、y2：對伺服控制系統(tǒng)進(jìn)行初始化，實時控制器模塊設(shè)置機(jī)械運動參數(shù)和工作模式，伺服驅(qū)動器模塊計算機(jī)械運動軌跡；多軸時序控制模塊計算多軸控制量；并將計算結(jié)果發(fā)送給實時控制器模塊，實時控制器模塊生成控制指令；

31、y3：判斷控制指令是否存在偏差，若是，對控制指令的控制量進(jìn)行補償，執(zhí)行步驟y3；若否，將控制指令發(fā)送給伺服驅(qū)動器模塊，伺服驅(qū)動器模塊驅(qū)動機(jī)械運動。

32、進(jìn)一步地，還包括伺服驅(qū)動器的控制指令轉(zhuǎn)換方法、多軸時序的伺服時序控制方法、實時控制器的軌跡優(yōu)化控制方法、伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制方法、時序規(guī)劃單元的任務(wù)調(diào)度方法、同步控制單元的時間補償方法；

33、所述伺服驅(qū)動器的控制指令轉(zhuǎn)換方法，包括以下步驟：

34、s1：伺服驅(qū)動器模塊接收來自實時控制器模塊的控制指令并進(jìn)行解碼；

35、s2：伺服驅(qū)動器利用pwm占空比計算出解碼后的控制指令對應(yīng)的電流信號；

36、s3：根據(jù)電流信號、各軸電機(jī)的當(dāng)前速度和期望速度之間的差異、各軸電機(jī)當(dāng)前位置和期望位置之間的差異值調(diào)整各軸電機(jī)的輸入電壓或電流；

37、多軸時序的伺服時序控制方法，包括以下步驟：

38、運動軌跡規(guī)劃：根據(jù)系統(tǒng)的工藝要求、運動參數(shù)，計算和規(guī)劃各軸的運動軌跡；

39、實時控制：根據(jù)任務(wù)調(diào)度單元的指令和傳感器模塊的反饋數(shù)據(jù)，實時計算并發(fā)送控制指令給伺服驅(qū)動器模塊，以驅(qū)動軸電機(jī)運動；

40、數(shù)據(jù)處理與分析：對傳感器模塊采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、處理和分析，提取有用的信息或計算出指定的參數(shù)；

41、同步控制：根據(jù)時序規(guī)劃單元計算的時序參數(shù)，利用閉環(huán)同步控制算法對各個軸進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，使得多軸之間按照設(shè)定的時序進(jìn)行同步精度控制運動；系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測與異常處理：實時監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)和各模塊的工作狀態(tài)，檢測異常情況或故障，一旦檢測到異常或故障時，采取保護(hù)措施；

42、實時控制器的軌跡優(yōu)化控制方法，包括以下步驟：

43、根據(jù)傳感器反饋的運動參數(shù)數(shù)據(jù)、初始位置、初始速度、加速度計算運動軌跡，具體的計算公式為：

44、

45、e(t)＝[[e′x,1(t)；…；e′x,i(t)],[e′y,1(t)；…；e′y,i(t)]],i＝1,…,n

46、

47、其中，ex(t)表示坐標(biāo)系中x軸運動位移誤差；ey(t)表示坐標(biāo)系中y軸運動位移誤差；x0表示初始位置；v0表示初始速度；a表示加速度；t表示運動時間；表示x軸的運動參數(shù)數(shù)據(jù)；表示y軸的運動參數(shù)數(shù)據(jù)；e′x,1(t)表示坐標(biāo)系x軸運動位移中多軸控制系統(tǒng)第一個軸誤差的列向量；e′y,1(t)表示坐標(biāo)系y軸運動位移中多軸控制系統(tǒng)第一個軸誤差的列向量；e′x,i(t)表示坐標(biāo)系x軸運動位移中多軸控制系統(tǒng)i個軸誤差的列向量；e′y,i(t)表示坐標(biāo)系y軸運動位移中多軸控制系統(tǒng)第i個軸誤差的列向量；n表示多軸控制系統(tǒng)的軸數(shù)；e(t)表示運動軌跡誤差；d(t)表示運動軌跡信息；λp表示比例系數(shù)；λq表示積分系數(shù)；λm表示微分系數(shù)；

48、伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩控制方法，包括以下步驟：

49、q1：根據(jù)電機(jī)運行角速度、傳感器獲取的電機(jī)角速度、轉(zhuǎn)動慣量以及轉(zhuǎn)矩目標(biāo)值和當(dāng)前軸電機(jī)狀態(tài)計算各軸電機(jī)控制量，具體的計算公式為：

50、

51、其中，e表示輸出轉(zhuǎn)矩；j表示轉(zhuǎn)動慣量；aw表示角加速度，d表示阻尼系數(shù)，w表示電機(jī)運行角速度；表示傳感器獲取的電機(jī)角速度；m表示電機(jī)質(zhì)量；δu表示多軸電機(jī)控制量；傳感器獲取的電機(jī)中的電流；ix表示電機(jī)運行電流；η表示轉(zhuǎn)矩常數(shù)；pn表示極對數(shù)；

52、q2：將計算出的多軸電機(jī)控制量輸入伺服驅(qū)動器；

53、時序規(guī)劃單元的任務(wù)調(diào)度方法，包括以下步驟：

54、r1：利用任務(wù)調(diào)度算法按照運動軌跡信息分配任務(wù)的優(yōu)先級，設(shè)定時間片長度，按照任務(wù)的優(yōu)先級順序，將任務(wù)放入隊列，再按照隊列順序，逐個取出任務(wù)并執(zhí)行一個時間片，當(dāng)一個時間片用完時，當(dāng)前任務(wù)被掛起，系統(tǒng)轉(zhuǎn)到下一個任務(wù)，直至所有任務(wù)按時完成，獲得任務(wù)的執(zhí)行時間和調(diào)度順序；

55、r2：根據(jù)任務(wù)的執(zhí)行時間和調(diào)度順序，計算時序參數(shù)確定各軸的運動時序和時間間隔，并采用閉環(huán)控制策略，根據(jù)傳感器反饋的運動參數(shù)數(shù)據(jù)與運動軌跡信息進(jìn)行比較，生成控制指令，具體的計算公式為：

56、s＝{t1,ex,y(t),φx,y(t),v,a,e,el}；

57、

58、e1(s)＝r(s)-d(s),d(t)∈{d(s)}

59、

60、其中，s表示時序參數(shù)；t1表示時間間隔；ex,y(t)表示坐標(biāo)系中運動位移誤差；φx,y(t)表示坐標(biāo)系中運動相位差；ν表示初始速度；el表示負(fù)載力矩；表示傳感器反饋的數(shù)據(jù)中x軸中的多軸控制系統(tǒng)第1個到第i個軸運動參數(shù)數(shù)據(jù)的列向量；表示傳感器反饋的數(shù)據(jù)中y軸中的多軸控制系統(tǒng)第1個到第i個軸運動參數(shù)數(shù)據(jù)的列向量；r(s)表示傳感器反饋的運動參數(shù)數(shù)據(jù)的列向量；e1(s)表示傳感器反饋的運動參數(shù)數(shù)據(jù)與實際運動參數(shù)數(shù)據(jù)的誤差；d(s)表示實際運動參數(shù)數(shù)據(jù)；d1(s)表示生成的控制指令；

61、r3：根據(jù)控制指令，對各個軸進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實時監(jiān)測系統(tǒng)的狀態(tài)和參數(shù)變化，及時調(diào)整控制指令；

62、同步控制單元的時間補償方法，包括以下步驟：

63、w1：同步控制單元實時監(jiān)測各軸的位置、速度狀態(tài)信息，并接收步驟r1中發(fā)送的時序參數(shù)；

64、w2：將監(jiān)測到的狀態(tài)信息與運動時序參數(shù)進(jìn)行比較，判斷是否存在偏差，若存在偏差，則施加補償，并將軸的狀態(tài)信息和實時控制指令反饋給時序規(guī)劃單元，補償策略的具體公式為：

65、δt＝k×(t1-t)；

66、其中，δt表示時間補償量；k表示時間補償系數(shù)；t表示系統(tǒng)當(dāng)前時間。

67、一種計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)，所述計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)存儲有計算機(jī)程序，所述計算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時，使計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行電纜提升就位裝置的伺服控制方法。

68、本發(fā)明的有益效果為：通過設(shè)置實時控制器模塊，用于處理輸入信號、執(zhí)行控制算法程序、生成控制指令并將控制指令發(fā)送給伺服驅(qū)動器模塊；伺服驅(qū)動器模塊，用于執(zhí)行實時控制器模塊發(fā)出的控制指令、驅(qū)動機(jī)械運動并將機(jī)械運動的實際位置信息反饋給實時控制器模塊；傳感器模塊，用于檢測機(jī)械運動的狀態(tài)信息、位置信息，并將機(jī)械運動的狀態(tài)信息、位置信息反饋給實時控制器模塊；上位機(jī)，用于顯示、保存實時控制器模塊的多軸電機(jī)控制量信息以及伺服驅(qū)動器模塊反饋的實際位置信息，以及提供人機(jī)交互界面；多軸時序控制模塊，用于協(xié)調(diào)各軸電機(jī)間的運動關(guān)系、時序關(guān)系；控制板，用于協(xié)調(diào)、管理各個模塊之間的通訊、控制流程，提供對底層硬件資源的訪問、控制通道；所述實時控制器模塊、伺服驅(qū)動器模塊、傳感器模塊、上位機(jī)和多軸時序控制模塊均與控制板通訊。使得伺服控制系統(tǒng)的作用下，帶動機(jī)械結(jié)構(gòu)與實現(xiàn)沿軸方向的多軸同步控制，解決現(xiàn)有技術(shù)中在進(jìn)行線纜提升時的大功率伺服控制調(diào)節(jié)能力差，導(dǎo)致電纜提升就位裝置的自動化程度低、提升完成率低的技術(shù)問題。