一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置、方法及閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，特別是涉及一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置、方法及閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]伺服單元的控制方式分為開(kāi)環(huán)控制和閉環(huán)控制方式，開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)主要用于對(duì)控制位置精度要求不高的場(chǎng)合，如果有一定的控制精度需求，則需要選擇閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0003]但是閉環(huán)控制系統(tǒng)一旦發(fā)生反饋斷線(比如電纜斷裂、反饋線接觸不良、調(diào)試時(shí)反饋線接錯(cuò)等情況)，閉環(huán)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)生飛車現(xiàn)象(高速失控)ο目前為了達(dá)到安全可靠的目的，各個(gè)廠家為避免上述現(xiàn)象基本上采用安全限位開(kāi)關(guān)、控制器位置監(jiān)控等方法防止閉環(huán)控制系統(tǒng)出現(xiàn)飛車現(xiàn)象。上述方式的處理是建立在飛車現(xiàn)象真實(shí)發(fā)生以后，伺服電機(jī)及控制轉(zhuǎn)軸從飛車時(shí)的高速到完全停止下來(lái)，需要較長(zhǎng)的運(yùn)動(dòng)時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)往往會(huì)造成機(jī)器部件損壞，造成財(cái)產(chǎn)損失。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置、方法及閉環(huán)控制系統(tǒng)，能夠在閉環(huán)控制系統(tǒng)即將發(fā)生飛車現(xiàn)象時(shí)停止及其運(yùn)轉(zhuǎn)，避免機(jī)器損壞造成損失。
[0005]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置，閉環(huán)控制系統(tǒng)至少包括控制機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該裝置包括:采集模塊，用于從控制機(jī)構(gòu)采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)位移以及位移誤差;第一判斷模塊，用于在設(shè)定的T時(shí)間段內(nèi)，對(duì)比位移誤差和第一設(shè)定值;第二判斷模塊，用于根據(jù)移動(dòng)位移和位移誤差計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際移動(dòng)距離，并在T時(shí)間段內(nèi)，對(duì)比實(shí)際移動(dòng)距離和第二設(shè)定值;控制模塊，用于在第一判斷模塊判定位移誤差大于第一設(shè)定值，且第二判斷模塊判定實(shí)際移動(dòng)距離大于第二設(shè)定值時(shí)，控制閉環(huán)控制系統(tǒng)關(guān)閉；其中，第一設(shè)定值是影響閉環(huán)控制系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)的最小位移誤差值，第二設(shè)定值是控制機(jī)構(gòu)設(shè)定的執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)的位移值。
[0006]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種閉環(huán)控制系統(tǒng)，至少包括控制機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，該系統(tǒng)還包括前一技術(shù)方案中的監(jiān)測(cè)裝置。
[0007]為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的一個(gè)技術(shù)方案是:提供一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，該方法的步驟包括:從控制機(jī)構(gòu)采集執(zhí)行機(jī)構(gòu)的移動(dòng)位移以及位移誤差;在設(shè)定的T時(shí)間段內(nèi)，對(duì)比位移誤差和第一設(shè)定值;根據(jù)移動(dòng)位移和位移誤差計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)際移動(dòng)距離，并在T時(shí)間段內(nèi)，對(duì)比實(shí)際移動(dòng)距離和第二設(shè)定值;在判定位移誤差大于第一設(shè)定值，且判定實(shí)際移動(dòng)距離大于第二設(shè)定值時(shí)，控制閉環(huán)控制系統(tǒng)關(guān)閉。
[0008]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置采集閉環(huán)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的位移及運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移誤差，計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量位移，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，利用位移誤差及測(cè)量位移與預(yù)設(shè)值比較，在位移誤差和測(cè)量位移均大于預(yù)設(shè)值時(shí)，向閉環(huán)控制系統(tǒng)發(fā)送關(guān)閉的命令。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置能夠在閉環(huán)控制系統(tǒng)即將發(fā)生飛車現(xiàn)象時(shí)停止機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，避免機(jī)器損壞造成損失。
【附圖說(shuō)明】
[0009]圖1是本發(fā)明提供的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0010]圖2是本發(fā)明提供的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0011]圖3是本發(fā)明提供的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法第一實(shí)施方式的流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步更詳細(xì)的描述。顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都應(yīng)屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0013]全閉環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和半閉環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是目前自動(dòng)控制領(lǐng)域常見(jiàn)的監(jiān)控系統(tǒng)。其中，半閉環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的是整個(gè)系統(tǒng)最終執(zhí)行環(huán)節(jié)的驅(qū)動(dòng)環(huán)節(jié)，對(duì)最終執(zhí)行機(jī)構(gòu)不作監(jiān)控；全閉環(huán)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)監(jiān)控的是整個(gè)系統(tǒng)的最終執(zhí)行環(huán)節(jié)，可對(duì)系統(tǒng)任一環(huán)節(jié)造成的位移誤差進(jìn)行補(bǔ)償。
[0014]閉環(huán)控制系統(tǒng)至少包括四個(gè)部分:控制機(jī)構(gòu)、伺服控制機(jī)構(gòu)、伺服電機(jī)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其控制過(guò)程通常是由控制機(jī)構(gòu)設(shè)定負(fù)載的運(yùn)動(dòng)位移傳輸?shù)剿欧刂茩C(jī)構(gòu)，伺服控制機(jī)構(gòu)根據(jù)伺服電機(jī)的性能及轉(zhuǎn)速，將負(fù)載的運(yùn)動(dòng)位移轉(zhuǎn)換成伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，伺服電機(jī)根據(jù)伺服控制機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換成的電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)以使執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)載進(jìn)行移動(dòng)。伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)相應(yīng)的轉(zhuǎn)數(shù)后，使負(fù)載隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)到達(dá)指定位置。由于轉(zhuǎn)換的精度問(wèn)題，執(zhí)行機(jī)構(gòu)帶動(dòng)負(fù)載移動(dòng)時(shí)，往往存在位移誤差而無(wú)法準(zhǔn)確到達(dá)指定位置，若位移誤差在合理范圍內(nèi)是可以接受的。當(dāng)位移誤差過(guò)大時(shí)會(huì)由伺服電機(jī)及伺服控制機(jī)構(gòu)反饋到控制機(jī)構(gòu)，進(jìn)行重新設(shè)定。
[0015]但是在實(shí)際的閉環(huán)控制系統(tǒng)中，容易出現(xiàn)伺服控制機(jī)構(gòu)與控制機(jī)構(gòu)的反饋鏈接因外力因素而斷開(kāi)，造成控制機(jī)構(gòu)無(wú)法得到反饋，無(wú)法向伺服電機(jī)及伺服控制機(jī)構(gòu)發(fā)送停止的指令，或者出現(xiàn)伺服電機(jī)不受控制，發(fā)生飛車現(xiàn)象的情況。伺服電機(jī)帶動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)繼續(xù)移動(dòng)，此時(shí)若使高速運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電機(jī)停止，需要一段時(shí)間，在該時(shí)間段內(nèi)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)或負(fù)載會(huì)高速撞擊設(shè)備，導(dǎo)致設(shè)備損壞，造成經(jīng)濟(jì)損失。
[0016]參閱圖1，圖1是本發(fā)明提供的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該裝置100連接閉環(huán)控制系統(tǒng)101，用于監(jiān)測(cè)閉環(huán)控制系統(tǒng)101，在其出現(xiàn)開(kāi)環(huán)時(shí)停止閉環(huán)控制系統(tǒng)101的運(yùn)轉(zhuǎn)。該裝置100包括:采集模塊110、第一判斷模塊120、第二判斷模塊130和控制模塊140，第一判斷模塊120和第二判斷模塊130均連接采集模塊110及控制模塊 140 0
[0017]采集模塊110連接到閉環(huán)控制系統(tǒng)101，從閉環(huán)控制系統(tǒng)101實(shí)時(shí)采集由閉環(huán)控制系統(tǒng)101設(shè)定的負(fù)載隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)(圖未示)的移動(dòng)位移，獲取負(fù)載隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移誤差。第一判斷模塊120從采集模塊110獲取其采集到的位移誤差數(shù)據(jù)，根據(jù)常規(guī)的控制操作設(shè)定一第一設(shè)定值，該第一設(shè)定值是影響該閉環(huán)控制系統(tǒng)101運(yùn)轉(zhuǎn)的最小位移誤差值，當(dāng)位移誤差值超過(guò)該最小位移誤差值時(shí)，需要停止閉環(huán)控制系統(tǒng)101的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行調(diào)整。閉環(huán)控制系統(tǒng)101根據(jù)伺服電機(jī)轉(zhuǎn)數(shù)及執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)的位移，計(jì)算執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成移動(dòng)所需時(shí)間，并記錄該時(shí)間為T。第一判斷模塊120在T時(shí)間內(nèi)，用獲取到的位移誤差值和第一設(shè)定值比較，當(dāng)判斷到位移誤差值大于第一設(shè)定值時(shí)，啟動(dòng)第二判斷模塊130。第二判斷模塊130根據(jù)采集模塊110采集到的位移誤差值和移動(dòng)位移，得到測(cè)量位移。根據(jù)常規(guī)操作過(guò)程的數(shù)據(jù)可知，測(cè)量位移理論等于設(shè)定的移動(dòng)位移和獲取的位移誤差值的差值。所以測(cè)量位移可通過(guò)前述計(jì)算得到，或者從閉環(huán)控制系統(tǒng)101的控制機(jī)構(gòu)直接讀取。在本實(shí)施方式中，閉環(huán)控制系統(tǒng)101將負(fù)載實(shí)際移動(dòng)的距離作為測(cè)量位移。同時(shí)第二判斷模塊130設(shè)定一第二設(shè)定值。第二設(shè)定值是閉環(huán)控制系統(tǒng)101控制機(jī)構(gòu)設(shè)定的負(fù)載隨執(zhí)行機(jī)構(gòu)移動(dòng)的位移。第二判斷模塊130在T時(shí)間內(nèi)用計(jì)算得到的測(cè)量位移和第二設(shè)定值比較。在測(cè)量位移大于第二設(shè)定值時(shí)，控制模塊140向閉環(huán)控制系統(tǒng)101傳輸指令，使其關(guān)閉電源，使伺服電機(jī)停止運(yùn)行，負(fù)載停止運(yùn)動(dòng)。
[0018]進(jìn)一步，還包括第三判斷模塊150，根據(jù)實(shí)時(shí)獲取的，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，在T時(shí)間段內(nèi)，對(duì)比實(shí)時(shí)獲取的旋轉(zhuǎn)速度和第三設(shè)定值，在第三判斷模塊150判定旋轉(zhuǎn)速度大于第三設(shè)定值時(shí)，向閉環(huán)控制系統(tǒng)101發(fā)送關(guān)閉命令。第三設(shè)定值是設(shè)定的伺服電機(jī)最大旋轉(zhuǎn)速度閾值。旋轉(zhuǎn)電機(jī)帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)設(shè)定的位移時(shí)，伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度是從慢到快再到慢的過(guò)程。如果伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度達(dá)到第三設(shè)定值后還繼續(xù)升高，負(fù)載運(yùn)動(dòng)的位移必然超出設(shè)定的運(yùn)動(dòng)位移，造成設(shè)備損壞。因此第三判斷模塊150在判定伺服電機(jī)旋轉(zhuǎn)速度大于設(shè)定的速度閾值時(shí)，控制模塊140向閉環(huán)控系統(tǒng)101發(fā)送關(guān)閉指令。
[0019]對(duì)于不同的閉環(huán)控制系統(tǒng)101，設(shè)定的時(shí)間段T及第一設(shè)定值、第二設(shè)定值、第三設(shè)定值是不同的，均根據(jù)系統(tǒng)的實(shí)際配置進(jìn)行設(shè)置。
[0020]進(jìn)一步，控制模塊140連接到關(guān)源機(jī)構(gòu)(圖未示)，在控制模塊140向閉環(huán)控制系統(tǒng)101發(fā)送關(guān)閉指令。關(guān)源機(jī)構(gòu)優(yōu)選為看門狗軟件。監(jiān)測(cè)裝置100用于包含至少一個(gè)治療頭的放療系統(tǒng)中，控制模塊140連接到放療系統(tǒng)的一關(guān)源機(jī)構(gòu)(圖未示)，若判定位移誤差大于第一設(shè)定值，且實(shí)際移動(dòng)距離大于第二設(shè)定值時(shí)，控制模塊140控制關(guān)源機(jī)構(gòu)關(guān)閉放療系統(tǒng)的放射性治療頭(圖未示)，同時(shí)使所述放射性治療頭停止轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0021]在本實(shí)施方式中，如果閉環(huán)控制系統(tǒng)101的伺服控制機(jī)構(gòu)和控制機(jī)構(gòu)之間的反饋鏈接因外力作用斷開(kāi)(比如電纜斷開(kāi)、反饋線接觸不良、調(diào)試時(shí)反饋線接錯(cuò))，控制機(jī)構(gòu)無(wú)法得到伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的情況，伺服電機(jī)也無(wú)法得到停止的指令，一直帶動(dòng)負(fù)載運(yùn)動(dòng)，且旋轉(zhuǎn)速度越來(lái)越高，使負(fù)載運(yùn)動(dòng)的速度也越來(lái)越快，導(dǎo)致其撞擊以及損壞設(shè)備，造成經(jīng)濟(jì)損失。而本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置100能夠避免機(jī)器損壞造成的損失。
[0022]區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的閉環(huán)控制系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置采集閉環(huán)控制系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的位移及運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的位移誤差，計(jì)算得到執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的測(cè)量位移，在設(shè)定時(shí)間段內(nèi)，利用位移誤差及測(cè)量位移與預(yù)設(shè)值比較，在位移誤差和測(cè)量位移均大于預(yù)設(shè)值時(shí)，向閉環(huán)控制系統(tǒng)發(fā)送關(guān)閉的命令。本發(fā)明的監(jiān)測(cè)裝置能夠在閉環(huán)控制系統(tǒng)即將發(fā)生飛車現(xiàn)象時(shí)停止機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)，避免機(jī)器損壞造成損失。
[0023]參閱圖2，圖2是本發(fā)明提供的一種閉環(huán)控制系統(tǒng)第一實(shí)施方式的結(jié)構(gòu)示意圖。該系統(tǒng)200至少包括:控制機(jī)構(gòu)210、伺服電機(jī)220、執(zhí)行機(jī)構(gòu)230和監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)240。
[0024]控制機(jī)構(gòu)210設(shè)定負(fù)載250移動(dòng)的位移，并根據(jù)設(shè)定的位移確定負(fù)載250移動(dòng)設(shè)定位移時(shí)伺服電機(jī)220需要轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)數(shù)?？刂茩C(jī)構(gòu)210包括系統(tǒng)控制單元211和伺服控制單元212，系統(tǒng)控制單元211設(shè)定負(fù)載移動(dòng)的參數(shù)，用于對(duì)整個(gè)系統(tǒng)200的控制。系統(tǒng)控制單元211設(shè)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)230帶動(dòng)負(fù)載移動(dòng)的位移，伺服控制單元212將系統(tǒng)控制單元211設(shè)定的位移參數(shù)轉(zhuǎn)換成伺服電機(jī)220旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)數(shù)，伺服電機(jī)220根據(jù)伺服控制單元212要求的轉(zhuǎn)數(shù)轉(zhuǎn)動(dòng)，為執(zhí)行機(jī)構(gòu)230帶動(dòng)負(fù)載移動(dòng)提供動(dòng)能，使之移動(dòng)指定的位移。監(jiān)測(cè)機(jī)構(gòu)240是前一實(shí)施方式中所述的監(jiān)測(cè)裝置，從控制機(jī)構(gòu)210獲取負(fù)載移動(dòng)的位移、執(zhí)行機(jī)構(gòu)230反饋的位移誤差以及執(zhí)行機(jī)構(gòu)230帶動(dòng)負(fù)載移動(dòng)時(shí)的測(cè)量位移，分別用