專(zhuān)利名稱(chēng)：具有隱性故障檢測(cè)的伺服電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及各種運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域伺服系統(tǒng)的元器件和電路故障檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別適用于對(duì)加工設(shè)備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件和電路進(jìn)行故障檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在控制設(shè)備中，如機(jī)床、雷達(dá)、坦克等，由于伺服系統(tǒng)本身或機(jī)械部分發(fā)生故障，有時(shí)可能會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的后果。雖然各伺服系統(tǒng)都有各種故障監(jiān)控功能，如直流母線(xiàn)過(guò)壓、欠壓，驅(qū)動(dòng)器過(guò)流，電機(jī)過(guò)熱，電機(jī)缺相監(jiān)控等。但由于保護(hù)電路反應(yīng)速度相對(duì)較慢等原因，往往還沒(méi)反應(yīng)過(guò)來(lái)故障就已發(fā)生。其中，有些是由于突發(fā)意外產(chǎn)生的故障，有些則是由于系統(tǒng)本身具有故障隱患，如受到瞬間強(qiáng)電的沖擊對(duì)系統(tǒng)中的硬件段備造成損傷，電子元器件由于長(zhǎng)期使用造成老化等，從而給系統(tǒng)運(yùn)行帶來(lái)隱患，而這些隱患是保護(hù)電路無(wú)法檢測(cè)出 來(lái)的。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題就是在伺服系統(tǒng)中增加一個(gè)隱性故障檢測(cè)模塊，通過(guò)對(duì)伺服系統(tǒng)的電路單元、器件等進(jìn)行頻域分析，從而將在時(shí)域上無(wú)法檢測(cè)出來(lái)的隱性故障，通過(guò)頻域分析的方法檢測(cè)出來(lái)，以便提前進(jìn)行故障排除，避免造成重大事故的具有隱性故障檢測(cè)的伺服電路。本實(shí)用新型所要解決的問(wèn)題由以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)包括相互連接的整流模塊、儲(chǔ)能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊和伺服電機(jī)，控制模塊中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路，功率驅(qū)動(dòng)模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測(cè)模塊；脈沖分配電路設(shè)有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相連，它還包括隱性故障檢測(cè)模塊，在儲(chǔ)能電容模塊中電容正極點(diǎn)、多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上分別設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；隱性故障檢測(cè)模塊包括中央處理器、顯示裝置、時(shí)序電路、對(duì)應(yīng)各路信號(hào)的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計(jì)算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲(chǔ)器；所述的儲(chǔ)能電容模塊中電容正極點(diǎn)、多路脈沖電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號(hào)采集點(diǎn)分別與隱性故障檢測(cè)模塊中的各路歸一化電路相連。本實(shí)用新型通過(guò)增加一個(gè)隱性故障檢測(cè)模塊，采集系統(tǒng)中主要元器件和電路的運(yùn)行數(shù)據(jù)，與模塊中所存儲(chǔ)的體現(xiàn)正確運(yùn)行狀態(tài)參考數(shù)據(jù)通過(guò)比較程序進(jìn)行運(yùn)算，利用小波變換等算法，對(duì)伺服系統(tǒng)的電路單元、器件的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行頻域分析，從而將在時(shí)域上無(wú)法檢測(cè)出來(lái)的隱性故障，通過(guò)頻域分析的方法檢測(cè)出來(lái)，以便提前進(jìn)行故障排除，以免造成
重大事故。

圖I是本實(shí)用新型的線(xiàn)路構(gòu)造示意圖[0007]圖中I是整流模塊，2是儲(chǔ)能電容模塊,3是電源模塊,4是控制模塊，5是功率驅(qū)動(dòng)模塊，6是伺服電機(jī)，7是隱性故障檢測(cè)模塊，8是電壓信號(hào)采集點(diǎn)，9是脈沖信號(hào)采集點(diǎn)，10是電流彳目號(hào)米集點(diǎn)，11是速度 目號(hào)米集點(diǎn)，12是電流檢測(cè)模塊。圖2是本實(shí)用新型中隱性故障檢測(cè)模塊的結(jié)構(gòu)框圖圖3是本實(shí)用新型的工作流程的邏輯框圖
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型如圖I所示，包括相互連接的整流模塊I、儲(chǔ)能電容模塊2、電源模塊3、控制模塊4、功率驅(qū)動(dòng)模塊5和伺服電機(jī)6，控制模塊4中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電 路和速度調(diào)節(jié)電路，功率驅(qū)動(dòng)模塊5中包括IPM智能功率模塊和電流檢測(cè)模塊12，脈沖分配電路設(shè)有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相連，它還包括隱性故障檢測(cè)模塊7，在儲(chǔ)能電容模塊2中電容正極點(diǎn)、多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上分別設(shè)有電壓信號(hào)采集點(diǎn)8、脈沖信號(hào)采集點(diǎn)9、電流信號(hào)采集點(diǎn)10和速度信號(hào)采集點(diǎn)11 ;如圖2所示，隱性故障檢測(cè)模塊7中包括中央處理器(CPU)、顯示裝置、時(shí)序電路、對(duì)應(yīng)各路所采集的信號(hào)的歸一化電路一 歸一化電路四、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計(jì)算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲(chǔ)器；電壓信號(hào)采集點(diǎn)
8、脈沖信號(hào)采集點(diǎn)9、電流信號(hào)采集點(diǎn)10和速度信號(hào)采集點(diǎn)11分別與隱性故障檢測(cè)模塊7中的歸一化電路一 歸一化電路四相連。隱性故障檢測(cè)模塊7中的歸一化處理中路一 四，將直流母線(xiàn)電壓、控制脈沖、速度反饋值和電流反饋值(即來(lái)自電壓信號(hào)采集點(diǎn)8、脈沖信號(hào)采集點(diǎn)9、電流信號(hào)采集點(diǎn)10和速度信號(hào)采集點(diǎn)11的信號(hào))等不同電平的信號(hào)最進(jìn)行歸一化處理，以便A/D轉(zhuǎn)換電路能進(jìn)行統(tǒng)一處理。由于隱性故障檢測(cè)并不需要實(shí)時(shí)性，因此可通過(guò)開(kāi)關(guān)切換的方法，由時(shí)序電路控制信號(hào)采集的順序和間隔時(shí)間，每次處理一個(gè)器件或電路單元。這樣既減少了 A/D轉(zhuǎn)換電路，更節(jié)省了 CPU的處理工作量。CPU—方面控制對(duì)讀取信號(hào)是否進(jìn)行存儲(chǔ)以便進(jìn)行事后分析，另一方面通過(guò)小波變換等算法處理，檢測(cè)信號(hào)有無(wú)奇異點(diǎn)和信號(hào)頻譜，由此判斷有無(wú)隱性故障，如有則送隱性故障指示信號(hào)給故障指示單元。故障指示單元負(fù)責(zé)隱性故障指
/Jn ο下面詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的工作流程；整流模塊I由大功率整流橋組成，將輸入的三相(單相)交流電220V(或380V)整流為直流310V(或600V);儲(chǔ)能電容模塊2由一組電容并聯(lián)組成，一方面對(duì)整流后的直流電壓進(jìn)行濾波，另一方面進(jìn)行儲(chǔ)能；電源模塊3為開(kāi)關(guān)電源，產(chǎn)生各器件工作所需的電源及其監(jiān)控，控制模塊4由速度調(diào)節(jié)器、電流調(diào)節(jié)器和脈沖分配電路組成，速度調(diào)節(jié)器進(jìn)行電機(jī)速度調(diào)節(jié)，電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行電機(jī)電流調(diào)節(jié)，脈沖分配負(fù)責(zé)產(chǎn)生功率驅(qū)動(dòng)模塊5所需的六路控制脈沖；功率驅(qū)動(dòng)模塊5由IPM智能功率模塊和電流檢測(cè)模塊組成，將信號(hào)進(jìn)行功率放大，產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制信號(hào)以驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)6，伺服電機(jī)6帶動(dòng)負(fù)載動(dòng)作，同時(shí)檢測(cè)電機(jī)電流并將其作為電流反饋值送電流調(diào)節(jié)器；隱性故障檢測(cè)模塊7檢測(cè)直流母線(xiàn)電壓、控制脈沖、速度反饋值和電流反饋值等，分別通過(guò)歸一化處理和A/D轉(zhuǎn)換送到信號(hào)處理單元，一方面對(duì)讀取信號(hào)進(jìn)行存儲(chǔ)，另一方面通過(guò)小波變換等算法處理，檢測(cè)信號(hào)有無(wú)奇異點(diǎn)和頻譜，由此判斷有無(wú)隱性故障。如有，則送隱性故障信號(hào)指示，并由人工對(duì)數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)處理結(jié)果進(jìn)行分析，以決定是否進(jìn)行隱性故障排除。[0013]本實(shí)用新型的處理流程如圖3所示，開(kāi)始檢測(cè)后，本例中，時(shí)序電路按照電壓、速度、電流和脈沖信號(hào)的次序，依次進(jìn)行選擇，并根據(jù)選擇獲取的參數(shù)通過(guò)歸一化處理傳輸給模數(shù)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)后，傳輸給中央處理器，通過(guò)小波分析和程序比較，判斷信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)間是否有差異，如果有差異，發(fā)送出故障信號(hào)。如果無(wú)差異，繼續(xù)進(jìn)行頻譜分析，如有異常頻率，發(fā)出故障信號(hào)?！?br> 權(quán)利要求1.一種具有隱性故障檢測(cè)的伺服系統(tǒng)，包括相互連接的整流模塊、儲(chǔ)能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊和伺服電機(jī)，控制模塊中包括有脈沖分配電路、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路，功率驅(qū)動(dòng)模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測(cè)模塊，脈沖分配電路設(shè)有多路脈沖轉(zhuǎn)換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相鏈，其特征在于，它還包括隱性故障檢測(cè)模塊，在儲(chǔ)能電容模塊中電容正極點(diǎn)、多路脈沖轉(zhuǎn)換電路上、電流調(diào)節(jié)電路和 速度調(diào)節(jié)電路上分別設(shè)有信號(hào)采集點(diǎn)；隱性故障檢測(cè)模塊包括中央處理器、顯示裝置、時(shí)序電路、對(duì)應(yīng)各路信號(hào)的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計(jì)算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲(chǔ)器；所述的儲(chǔ)能電容模塊中電容正極點(diǎn)、多路脈沖電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號(hào)采集點(diǎn)分別與隱性故障檢測(cè)模塊中的各路歸一化電路相連。
專(zhuān)利摘要一種具有隱性故障檢測(cè)的伺服系統(tǒng)。涉及對(duì)加工設(shè)備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件進(jìn)行故障檢測(cè)的技術(shù)領(lǐng)域。包括相互連接的整流模塊、儲(chǔ)能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動(dòng)模塊和伺服電機(jī)，它還包括隱性故障檢測(cè)模塊；隱性故障檢測(cè)模塊包括中央處理器、顯示裝置、時(shí)序電路、對(duì)應(yīng)各路信號(hào)的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號(hào)與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計(jì)算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲(chǔ)器。本實(shí)用新型利用小波變換等算法，對(duì)伺服系統(tǒng)的電路單元、器件的運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行頻域分析，從而將在時(shí)域上無(wú)法檢測(cè)出來(lái)的隱性故障，通過(guò)頻域分析的方法檢測(cè)出來(lái)，以便提前進(jìn)行故障排除，以免造成重大事故。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202696476SQ201220174450
公開(kāi)日2013年1月23日 申請(qǐng)日期2012年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月23日
發(fā)明者李耀祖, 徐振偉, 林楨, 潘建華, 石榮 申請(qǐng)人:揚(yáng)州市萬(wàn)泰電器廠(chǎng)有限公司