專利名稱：伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法。
背景技術：
伺服控制器在數(shù)控系統(tǒng)中用于對交流永磁同步電動機實施驅動控制，數(shù)控系統(tǒng)在伺服控制器信號輸入端輸入模擬量速度指令驅動交流永磁同步電動機工作，并通過光電編碼器將交流永磁同步電動機的位置信號反饋至數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)根據系統(tǒng)位置偏差進行位置比例調節(jié)，輸出模擬量速度指令給伺服控制器，再由伺服控制器控制電機按照指定的速度指令運行。如圖1所示，在位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，位置環(huán)建立在數(shù)控系統(tǒng)1上，速度環(huán)建立在伺服控制器2上，位置反饋和速度反饋通過位置傳感器3和速度傳感器4提供；即由數(shù)控系統(tǒng)1根據系統(tǒng)位置偏差進行位置比例調節(jié)，并輸出模擬量速度指令給伺服控制器2，再由伺服控制器2控制伺服電機5按照指定的速度指令運行。一般數(shù)控系統(tǒng)輸出的模擬量速度指令的輸出范圍在-10伏到+10伏之間，即-IOV 對應系統(tǒng)的最小速度指令，+IOV對應系統(tǒng)的最大速度指令，OV對應模擬量速度指令的零點位置，即電機每分鐘零轉。由于每一個位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的最大和最小速度指令是不一樣的，這就需要在數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制器中都有一個速度指令增益參數(shù)來設置單位模擬量電壓對應多少速度指令。例如在一個正負每分鐘2000轉的位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，速度指令增益參數(shù)為 2000/10 ；模擬量速度指令由于受到環(huán)境、溫度、濕度、電磁場空間等多種因素的影響，使其零點位置會發(fā)生偏移，即OV的模擬量電壓值不對應電機的每分鐘零轉的速度指令，這樣就對整個位置數(shù)控系統(tǒng)的控制精度造成較大的影響。這就需要對模擬量速度指令進行零點位置偏移的校正，模擬量速度指令零點位置偏移校正原理是零點速度指令=模擬量零點電壓指令值_模擬量零點電壓校正值=0在原先的位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，模擬量速度指令零點位置偏移校正是由數(shù)控系統(tǒng)檢測加人工手動調整來實現(xiàn)的。其調整步驟如下1)數(shù)控系統(tǒng)輸出OV模擬量電壓指令給伺服驅動器；2)數(shù)控系統(tǒng)對位置傳感器反饋的位置信息進行微分計算，求出系統(tǒng)運行速度值；3)將系統(tǒng)運行速度值顯示在數(shù)控系統(tǒng)的顯示屏上；4)操作人員根據顯示的系統(tǒng)運行速度值設置模擬量零點電壓校正參數(shù)；上述調整方法由于需要人工調整的參與，而操作人員的目視校正本身就存在較大的測量誤差，使系統(tǒng)零點偏移校正的精度也就隨之降低；而模擬量零點電壓的干擾是隨機的，人工調整明顯不利于模擬量速度指令的實時調整，使系統(tǒng)的調零誤差會大大增加；而人工調整的效率也是比較低的，使整個系統(tǒng)的工作效率也會大大下降。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法，本方法無需手動操作實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動調零，提高了數(shù)控系統(tǒng)速度指令調零的準確性、可靠性、快速性和穩(wěn)定性，方便了電機的伺服驅動控制。為解決上述技術問題，本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設置自動調零啟動信號端，所述啟動信號端監(jiān)測數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當速度指令為零時，啟動信號端開啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動調零啟動信號后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號處理器對多通道采樣的數(shù)字量速度指令進行累加操作，再進行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產生的干擾信號濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號處理器儲存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對任意兩次的數(shù)字量速度指令進行微分操作，將微分操作結果超過平均算法濾波閥值的進行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號處理器將平均算法濾波和微分操作的結果進行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結果為模擬量速度指令的零點電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號處理器將零點電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進行疊加運算后，得出當前速度指令使電機轉速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運行時，伺服控制器數(shù)字信號處理器按如下公式提供電機的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。由于本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法采用了上述技術方案，即在伺服控制器輸入接口設置自動調零啟動信號端并監(jiān)測速度指令，當速度指令為零時，啟動信號端開啟并輸出至伺服控制器；伺服控制器接受開啟信號后，其多通道模數(shù)高速采樣轉換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并轉換成數(shù)字量速度指令后輸入數(shù)字信號處理器; 處理器對數(shù)字量速度指令進行累加操作，再進行取平均數(shù)的平均算法濾波；處理器儲存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對任意兩次的數(shù)字量速度指令進行微分操作，將微分操作結果超過平均算法濾波閥值的進行濾除；處理器將平均算法濾波和微分操作的結果進行三階卡爾曼濾波，得出零點電壓校正值；零點電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進行疊加運算得出當前速度指令使電機轉速為零；數(shù)控系統(tǒng)運行時，處理器按速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點電壓校正值)X速度指令增益提供電機的速度指令本方法無需手動操作實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動調零，提高了數(shù)控系統(tǒng)速度指令調零的準確性、可靠性、快速性和穩(wěn)定性，方便了電機的伺服驅動控制。


下面結合附圖和實施方式對本發(fā)明作進一步的詳細說明
圖1為位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)控制框圖，圖2為本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動調零方法的流程框圖，圖3為本方法的硬件實現(xiàn)框圖。
具體實施例方式如圖2所示，本發(fā)明伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設置自動調零啟動信號端，所述啟動信號端監(jiān)測數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當速度指令為零時，啟動信號端開啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動調零啟動信號后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號處理器對多通道采樣的數(shù)字量速度指令進行累加操作，再進行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產生的干擾信號濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號處理器儲存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對任意兩次的數(shù)字量速度指令進行微分操作，將微分操作結果超過平均算法濾波閥值的進行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號處理器將平均算法濾波和微分操作的結果進行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結果為模擬量速度指令的零點電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號處理器將零點電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進行疊加運算后，得出當前速度指令使電機轉速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運行時，伺服控制器數(shù)字信號處理器按如下公式提供電機的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。本方法是在伺服控制器內部控制軟件的基礎上，利用伺服控制器原有的模數(shù)高速采樣轉換模塊，添加模擬量速度指令零點位置偏移自動校正的軟件算法，實現(xiàn)位置全閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)模擬量速度指令自動調零。如圖3所示，本方法在伺服控制器2的輸入接口 21中增加一個自動調零的啟動信號，當數(shù)控系統(tǒng)1輸出模擬量速度指令為零時，該啟動信號開啟并輸出給伺服控制器2，此時伺服控制器2就應用內部集成的采樣轉換模塊22和數(shù)字信號處理器23與軟件算法相配合，實現(xiàn)模擬量速度指令自動調零。本方法中伺服控制器的多通道模數(shù)高速采樣轉換模塊具有16個16位模數(shù)轉換通道，同時模數(shù)轉換率可以達到2MHZ，模數(shù)轉換的誤差僅為六萬分之一，這樣就為模擬量速度指令自動調零提供了良好的硬件基礎；數(shù)字信號處理器利用內部的軟件算法對模擬量速度指令的轉換結果進行平均算法濾波、重復采樣濾波和三階卡爾曼算法濾波的軟件處理，將軟件處理的結果直接作為模擬量零點電壓的校正值。本方法提高了數(shù)控系統(tǒng)的控制精度，提高了整個數(shù)控系統(tǒng)的工作效率，方便了數(shù)控系統(tǒng)的操作，提高了數(shù)控系統(tǒng)的可靠性。
權利要求
1. 一種伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法，其特征在于本方法包括如下步驟步驟一、在伺服控制器輸入接口設置自動調零啟動信號端，所述啟動信號端監(jiān)測數(shù)控系統(tǒng)速度指令，當速度指令為零時，啟動信號端開啟并輸出至伺服控制器；步驟二、伺服控制器接受自動調零啟動信號后，伺服控制器多通道模數(shù)高速采樣轉換模塊采樣輸入端的模擬量速度指令并作模數(shù)轉換成數(shù)字量速度指令后輸入伺服控制器數(shù)字信號處理器；步驟三、伺服控制器數(shù)字信號處理器對多通道采樣的數(shù)字量速度指令進行累加操作， 再進行取平均數(shù)的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產生的干擾信號濾除；步驟四、伺服控制器數(shù)字信號處理器儲存前四次采樣的數(shù)字量速度指令并對任意兩次的數(shù)字量速度指令進行微分操作，將微分操作結果超過平均算法濾波閥值的進行濾除，以將模擬量速度指令所受的外部干擾信號濾除；步驟五、伺服控制器數(shù)字信號處理器將平均算法濾波和微分操作的結果進行三階卡爾曼濾波，三階卡爾曼濾波算法結果為模擬量速度指令的零點電壓校正值；步驟六、伺服控制器數(shù)字信號處理器將零點電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令進行疊加運算后，得出當前速度指令使電機轉速為零；步驟七、數(shù)控系統(tǒng)運行時，伺服控制器數(shù)字信號處理器按如下公式提供電機的速度指令速度指令=(采樣的數(shù)字量速度指令值-零點電壓校正值)X速度指令增益其中速度指令增益是伺服控制器速度反饋放大器的放大增益。
全文摘要
本發(fā)明公開一種伺服控制器模擬量速度指令自動調零的方法，伺服控制器設置調零啟動信號端并監(jiān)測速度指令，速度指令為零時采樣模塊采樣模擬量速度指令并轉換成數(shù)字量輸入數(shù)字信號處理器；處理器對數(shù)字量速度指令累加操作后作平均算法濾波并儲存前四次采樣的數(shù)字量速度指令，對任意兩次的數(shù)字量速度指令進行微分操作并慮除超過平均濾波閥值的結果；處理器將平均濾波和微分操作的結果進行三階卡爾曼濾波，得出零點電壓校正值；零點電壓校正值和采樣的數(shù)字量速度指令疊加運算得到當前速度指令；數(shù)控系統(tǒng)運行時，處理器按經調零的速度指令驅動電機運行本方法無需手動操作實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)速度指令的自動調零，提高調零的精度和效率，方便電機的伺服驅動控制。
文檔編號H02P6/08GK102347720SQ20101024689
公開日2012年2月8日 申請日期2010年8月6日 優(yōu)先權日2010年8月6日
發(fā)明者楊文博, 郁敏杰, 陳忠 申請人:上海開通數(shù)控有限公司