專利名稱：一種具有隱性故障檢測的伺服系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及各種運動控制領(lǐng)域伺服系統(tǒng)的元器件和電路故障檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別 適用于對加工設(shè)備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件和電路進(jìn)行故障檢測的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在控制設(shè)備中，如機床、雷達(dá)、坦克等，由于伺服系統(tǒng)本身或機械部分發(fā)生故障，有 時可能會產(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，如直流母線過壓、 欠壓，驅(qū)動器過流，電機過熱，電機缺相監(jiān)控等。但由于保護(hù)電路反應(yīng)速度相對較慢等原因， 往往還沒反應(yīng)過來故障就已發(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，如受到瞬間強電的沖擊對系統(tǒng)中的硬件設(shè)備造成損傷，電子元器件 由于長期使用造成老化等，從而給系統(tǒng)運行帶來隱患，而這些隱患是保護(hù)電路無法檢測出 來的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題就是在伺服系統(tǒng)中增加一個隱性故障檢測模塊，通過對伺 服系統(tǒng)的電路單元、器件等進(jìn)行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過 頻域分析的方法檢測出來，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 測的伺服系統(tǒng)。本發(fā)明所要解決的問題由以下技術(shù)方案實現(xiàn)包括相互連接的整流模塊、儲能電 容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動模塊和伺服電機，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)動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊， 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 性故障檢測模塊，在儲能電容模塊中電容正極點、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)有信號采集點；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電 路、對應(yīng)各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù) 比較計算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲器；所述的儲能電容模塊中電容正極點、多 路脈沖電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號采集點分別與隱性故障檢測模塊 中的各路歸一化電路相連。本發(fā)明通過增加一個隱性故障檢測模塊，采集系統(tǒng)中主要元器件和電路的運行數(shù) 據(jù)，與模塊中所存儲的體現(xiàn)正確運行狀態(tài)參考數(shù)據(jù)通過比較程序進(jìn)行運算，利用小波變換 等算法，對伺服系統(tǒng)的電路單元、器件的運行狀態(tài)等進(jìn)行頻域分析，從而將在時域上無法檢 測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進(jìn)行故障排除，以免造成重大事故。


圖1是本發(fā)明的線路構(gòu)造示意圖
圖中1是整流模塊，2是儲能電容模塊，3是電源模塊，4是控制模塊，5是功率驅(qū)動 模塊，6是伺服電機，7是隱性故障檢測模塊，8是電壓信號采集點，9是脈沖信號采集點，10 是電流信號采集點，U是速度信號采集點，12是電流檢測模塊。圖2是本發(fā)明中隱性故障檢測模塊的結(jié)構(gòu)框3是本發(fā)明的工作流程的邏輯框圖
具體實施例方式本發(fā)明如圖1所示，包括相互連接的整流模塊1、儲能電容模塊2、電源模塊3、控 制模塊4、功率驅(qū)動模塊5和伺服電機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)動模塊5中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊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 測模塊7，在儲能電容模塊2中電容正極點、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)有電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采 集點11 ；如圖2所示，隱性故障檢測模塊7中包括中央處理器(CPU)、顯示裝置、時序電路、 對應(yīng)各路所采集的信號的歸一化電路一 歸一化電路四、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集 的各路信號與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲器；電壓信號采集點 8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采集點11分別與隱性故障檢測模塊7 中的歸一化電路一 歸一化電路四相連。隱性故障檢測模塊7中的歸一化處理電路一 四，將直流母線電壓、控制脈沖、速 度反饋值和電流反饋值(即來自電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10 和速度信號采集點11的信號)等不同電平的信號量進(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。由于隱性故障檢測并不需要實時性，因此可通過開關(guān)切換的方法，由時序電 路控制信號采集的順序和間隔時間，每次處理一個器件或電路單元。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—方面控制對讀取信號是否進(jìn)行存儲以便進(jìn)行事 后分析，另一方面通過小波變換等算法處理，檢測信號有無奇異點和信號頻譜，由此判斷有 無隱性故障，如有則送隱性故障指示信號給故障指示單元。故障指示單元負(fù)責(zé)隱性故障指
7J\ ο下面詳細(xì)說明本發(fā)明的工作流程整流模塊1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)；儲能電容模塊2由一組電容 并聯(lián)組成，一方面對整流后的直流電壓進(jìn)行濾波，另一方面進(jìn)行儲能；電源模塊3為開關(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)行電機速度調(diào)節(jié)，電流調(diào)節(jié)器進(jìn)行電機電流調(diào)節(jié)，脈沖分配負(fù)責(zé) 產(chǎn)生功率驅(qū)動模塊5所需的六路控制脈沖；功率驅(qū)動模塊5由IPM智能功率模塊和電流檢 測模塊組成，將信號進(jìn)行功率放大，產(chǎn)生驅(qū)動電機的控制信號以驅(qū)動伺服電機6，伺服電機 6帶動負(fù)載動作，同時檢測電機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 模塊7檢測直流母線電壓、控制脈沖、速度反饋值和電流反饋值等，分別通過歸一化處理和 A/D轉(zhuǎn)換送到信號處理單元，一方面對讀取信號進(jìn)行存儲，另一方面通過小波變換等算法處 理，檢測信號有無奇異點和頻譜，由此判斷有無隱性故障。如有，則送隱性故障信號指示，并 由人工對數(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。
本發(fā)明的處理流程如圖3所示，開始檢測后，本例中，時序電路按照電壓、速度、電 流和脈沖信號的次序，依次進(jìn)行選擇，并根據(jù)選擇獲取的參數(shù)通過歸一化處理傳輸給模數(shù) 轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號后，傳輸給中央處理器，通過小波分析和程序比較，判斷信號與標(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。如果無差異，繼續(xù)進(jìn)行頻譜分析，如有異常頻率，發(fā)出故障信號。
權(quán)利要求
一種具有隱性故障檢測的伺服系統(tǒng)，包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動模塊和伺服電機，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)動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊，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，其特征在于，它還包括隱性故障檢測模塊，在儲能電容模塊中電容正極點、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)有信號采集點；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應(yīng)各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲器；所述的儲能電容模塊中電容正極點、多路脈沖電路上、電流調(diào)節(jié)電路和速度調(diào)節(jié)電路上的各信號采集點分別與隱性故障檢測模塊中的各路歸一化電路相連。
全文摘要
一種具有隱性故障檢測的伺服系統(tǒng)。涉及對加工設(shè)備的伺服系統(tǒng)中各主要元器件進(jìn)行故障檢測的技術(shù)領(lǐng)域。包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅(qū)動模塊和伺服電機，它還包括隱性故障檢測模塊；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應(yīng)各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)和將所采集的各路信號與標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)比較計算并進(jìn)行小波與頻譜分析的程序的存儲器。本發(fā)明利用小波變換等算法，對伺服系統(tǒng)的電路單元、器件的運行狀態(tài)等進(jìn)行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進(jìn)行故障排除，以免造成重大事故。
文檔編號G05B23/02GK101807077SQ20091002502
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月17日
發(fā)明者李耀祖, 林楨, 潘建華, 石榮 申請人:揚州市萬泰電器廠有限公司