一種基于can總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，包括：24V蓄電池（1）、PLC控制器（2）、方位驅(qū)動(dòng)器（3）、方位伺服電機(jī)（4）、方位減速機(jī)（5）、方位負(fù)載（6）、方位編碼器（7）、俯仰驅(qū)動(dòng)器（8）、俯仰伺服電機(jī)（9）、俯仰減速機(jī)（10）、俯仰負(fù)載（11）、俯仰編碼器（12）、運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備（13）、CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)（14）、CANopen協(xié)議總線(xiàn)（15）、方位驅(qū)動(dòng)電纜（16）、俯仰驅(qū)動(dòng)電纜（17）、供電電纜（18）、方位反饋電纜（19）和俯仰反饋電纜（20）。PLC控制器（2）發(fā)送角度指令給方位驅(qū)動(dòng)器（3）和俯仰驅(qū)動(dòng)器（8），驅(qū)動(dòng)方位伺服電機(jī)（4）和俯仰伺服電機(jī)（9）旋轉(zhuǎn)。本系統(tǒng)具有體積小、質(zhì)量輕、響應(yīng)快、到位精度高、低噪聲等優(yōu)點(diǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】—種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，特別是一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，應(yīng)用于轉(zhuǎn)臺(tái)的伺服系統(tǒng)主要由控制器、交流變頻器、交流伺服電機(jī)、減速機(jī)和編碼器組成。其中，交流變頻器和交流伺服電機(jī)體積和質(zhì)量較大，需要交流供電，主要用于質(zhì)量大、體積大、負(fù)載大的轉(zhuǎn)臺(tái)，轉(zhuǎn)臺(tái)使用時(shí)固定在穩(wěn)定基座上，不便于攜帶和搬運(yùn)，不適于在野外或者無(wú)交流電源的工況下使用。
[0003]上述問(wèn)題的存在，使得單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)向小型化、輕型化、高精度發(fā)展面臨著嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。因此，減小伺服控制系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，提高調(diào)轉(zhuǎn)、跟蹤和定位精度就成為單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制領(lǐng)域迫切需要解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于提供一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)臺(tái)體積大、質(zhì)量大、不便于攜帶的問(wèn)題。
[0005]一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，包括:PLC控制器、方位驅(qū)動(dòng)器、方位伺服電機(jī)、方位減速機(jī)、方位編碼器、俯仰驅(qū)動(dòng)器、俯仰伺服電機(jī)、俯仰減速機(jī)和俯仰編碼器，還包括:24V蓄電池、方位負(fù)載、俯仰負(fù)載、運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備、CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)、CANopen協(xié)議總線(xiàn)、方位驅(qū)動(dòng)電纜、俯仰驅(qū)動(dòng)電纜、供電電纜、方位反饋電纜和俯仰反饋電纜。方位伺服電機(jī)與方位減速機(jī)通過(guò)螺釘連接，方位伺服電機(jī)的輸出軸與方位減速機(jī)的輸入軸通過(guò)平鍵連接，方位減速機(jī)的輸出軸與方位負(fù)載通過(guò)平鍵連接，方位編碼器的輸出軸與方位負(fù)載通過(guò)平鍵連接并隨方位負(fù)載同步旋轉(zhuǎn)。俯仰伺服電機(jī)與俯仰減速機(jī)通過(guò)螺釘連接，俯仰伺服電機(jī)的輸出軸與俯仰減速機(jī)的輸入軸通過(guò)平鍵連接，俯仰減速機(jī)的輸出軸與俯仰負(fù)載通過(guò)平鍵連接，俯仰編碼器的輸出軸與俯仰負(fù)載通過(guò)平鍵連接并隨俯仰負(fù)載同步旋轉(zhuǎn)。24V蓄電池、PLC控制器、方位驅(qū)動(dòng)器和俯仰驅(qū)動(dòng)器均置于轉(zhuǎn)臺(tái)上并通過(guò)螺釘固定。24V蓄電池分別與PLC控制器、方位驅(qū)動(dòng)器、俯仰驅(qū)動(dòng)器、方位編碼器、俯仰編碼器以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備通過(guò)供電電纜連接，PLC控制器分別與方位驅(qū)動(dòng)器、俯仰驅(qū)動(dòng)器以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備通過(guò)CAN2.0B協(xié)議電纜連接，PLC控制器分別與方位編碼器和俯仰編碼器通過(guò)CANopen協(xié)議電纜連接，方位驅(qū)動(dòng)器與方位伺服電機(jī)通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜和方位反饋電纜連接；俯仰驅(qū)動(dòng)器與俯仰伺服電機(jī)通過(guò)俯仰驅(qū)動(dòng)電纜和俯仰反饋電纜連接。
[0006]打開(kāi)24V蓄電池電源開(kāi)關(guān)，給PLC控制器、方位驅(qū)動(dòng)器、俯仰驅(qū)動(dòng)器、方位編碼器、俯仰編碼器供24V直流電。上電后，方位編碼器和俯仰編碼器開(kāi)始按照CANopen幀格式以f'的頻率發(fā)送當(dāng)前轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角度和俯仰角度到CANopen協(xié)議總線(xiàn)上；PLC控制器按照CAN2.0B幀格式發(fā)送初始化命令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)上，方位驅(qū)動(dòng)器和俯仰驅(qū)動(dòng)器接收到初始化命令后進(jìn)行初始化；PLC控制器首先讀取CANopen協(xié)議總線(xiàn)上的方位角度和俯仰角度，然后檢測(cè)是否有運(yùn)動(dòng)指令到來(lái)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備將運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)上時(shí)，PLC控制器讀入運(yùn)動(dòng)指令。PLC控制器將運(yùn)動(dòng)指令與當(dāng)前方位角度、俯仰角度作差，得到位置誤差指令，將此位置誤差指令作為位置PI控制閉環(huán)的輸入指令，經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算，PLC控制器輸出速度指令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)上，當(dāng)方位驅(qū)動(dòng)器和俯仰驅(qū)動(dòng)器接收到速度指令后分別通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜和俯仰驅(qū)動(dòng)電纜輸出電壓信號(hào)給方位伺服電機(jī)和俯仰伺服電機(jī)，從而驅(qū)動(dòng)方位伺服電機(jī)和俯仰伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，方位驅(qū)動(dòng)器和俯仰驅(qū)動(dòng)器分別通過(guò)方位反饋電纜和俯仰反饋電纜讀取方位伺服電機(jī)和俯仰伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速反饋信息，將反饋轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速的差值作為方位驅(qū)動(dòng)器和俯仰驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部速度PI控制閉環(huán)的輸入，進(jìn)行速度PI調(diào)節(jié)。
[0007]本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕便，功率密度高便于攜帶，易操作的優(yōu)點(diǎn)。具有較強(qiáng)的通訊抗干擾性，利于轉(zhuǎn)臺(tái)在復(fù)雜的電磁環(huán)境中使用。通過(guò)PI閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺(tái)調(diào)轉(zhuǎn)速度快、跟蹤穩(wěn)定度高、到位精度高等要求。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0008]圖1 一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)。
[0009]1.24V蓄電池 2.PLC控制器 3.方位驅(qū)動(dòng)器 4.方位伺服電機(jī) 5.方位減速機(jī) 6.方位負(fù)載 7.方位編碼器 8.俯仰驅(qū)動(dòng)器 9.俯仰伺服電機(jī) 10.俯仰減速機(jī) 11.俯仰負(fù)載 12.俯仰編碼器 13.運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備 14.CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn) 15.CANopen協(xié)議總線(xiàn) 16.方位驅(qū)動(dòng)電纜 17.俯仰驅(qū)動(dòng)電纜 18.供電電纜19.方位反饋電纜 20.俯仰反饋電纜。

【具體實(shí)施方式】
[0010]一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，包括:PLC控制器2、方位驅(qū)動(dòng)器3、方位伺服電機(jī)4、方位減速機(jī)5、方位編碼器7、俯仰驅(qū)動(dòng)器8、俯仰伺服電機(jī)9、俯仰減速機(jī)10、俯仰編碼器12，還包括:24V蓄電池1、方位負(fù)載6、俯仰負(fù)載11、運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備13、CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)14、CANopen協(xié)議總線(xiàn)15、方位驅(qū)動(dòng)電纜16、俯仰驅(qū)動(dòng)電纜17、供電電纜18、方位反饋電纜19、俯仰反饋電纜20。方位伺服電機(jī)4與方位減速機(jī)5通過(guò)螺釘連接，方位伺服電機(jī)4輸出軸與方位減速機(jī)5輸入軸通過(guò)平鍵連接，方位減速機(jī)5輸出軸與方位負(fù)載6通過(guò)平鍵連接，方位編碼器7輸出軸通過(guò)平鍵與方位負(fù)載6連接并隨方位負(fù)載6同步旋轉(zhuǎn)。俯仰伺服電機(jī)9與俯仰減速機(jī)10通過(guò)螺釘連接，俯仰伺服電機(jī)9輸出軸與俯仰減速機(jī)10輸入軸通過(guò)平鍵連接，俯仰減速機(jī)10輸出軸與俯仰負(fù)載11通過(guò)平鍵連接，俯仰編碼器12輸出軸通過(guò)平鍵與俯仰負(fù)載11連接并隨俯仰負(fù)載11同步旋轉(zhuǎn)。24V蓄電池1、PLC控制器2、方位驅(qū)動(dòng)器3、俯仰驅(qū)動(dòng)器8置于轉(zhuǎn)臺(tái)上并通過(guò)螺釘固定。24V蓄電池I分別與PLC控制器2、方位驅(qū)動(dòng)器3、俯仰驅(qū)動(dòng)器8、方位編碼器7、俯仰編碼器12以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備13通過(guò)供電電纜18連接，PLC控制器2、方位驅(qū)動(dòng)器3、俯仰驅(qū)動(dòng)器8以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備13通過(guò)CAN2.0B協(xié)議電纜14連接；PLC控制器2分別與方位編碼器7、俯仰編碼器12通過(guò)CANopen協(xié)議電纜15連接，方位驅(qū)動(dòng)器3和方位伺服電機(jī)4通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜16和方位反饋電纜19連接，俯仰驅(qū)動(dòng)器8和俯仰伺服電機(jī)9通過(guò)俯仰驅(qū)動(dòng)電纜17和俯仰反饋電纜20連接。 一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)的實(shí)施步驟如下:打開(kāi)24V蓄電池I電源開(kāi)關(guān)，給PLC控制器2、方位驅(qū)動(dòng)器3、俯仰驅(qū)動(dòng)器8、方位編碼器7、俯仰編碼器12供24V直流電。上電后，方位編碼器7和俯仰編碼器12開(kāi)始按照CANopen幀格式以的頻率發(fā)送當(dāng)前轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角度和俯仰角度到CANopen協(xié)議總線(xiàn)15上；PLC控制器2按照CAN2.0B幀格式發(fā)送初始化命令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)14上，方位驅(qū)動(dòng)器3和俯仰驅(qū)動(dòng)器8接收到初始化命令后進(jìn)行初始化；PLC控制器2首先讀取CANopen協(xié)議總線(xiàn)15上的方位角度和俯仰角度，然后檢測(cè)是否有運(yùn)動(dòng)指令到來(lái)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備13將運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)14上時(shí)，PLC控制器2讀入運(yùn)動(dòng)指令。PLC控制器2將運(yùn)動(dòng)指令與當(dāng)前方位角度、俯仰角度作差，得到位置誤差指令，將此位置誤差指令作為位置PI控制閉環(huán)的輸入指令，經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算，PLC控制器2輸出速度指令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)14上，當(dāng)方位驅(qū)動(dòng)器3和俯仰驅(qū)動(dòng)器8接收到速度指令后分別通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜16和俯仰驅(qū)動(dòng)電纜17輸出電壓信號(hào)給方位伺服電機(jī)4和俯仰伺服電機(jī)9，從而驅(qū)動(dòng)方位伺服電機(jī)4和俯仰伺服電機(jī)9運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，方位驅(qū)動(dòng)器3和俯仰驅(qū)動(dòng)器8分別通過(guò)方位反饋電纜19和俯仰反饋電纜20讀取方位伺服電機(jī)4和俯仰伺服電機(jī)9的轉(zhuǎn)速反饋信息，將反饋轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速的差值作為方位驅(qū)動(dòng)器3和俯仰驅(qū)動(dòng)器8內(nèi)部速度PI控制閉環(huán)的輸入，進(jìn)行速度PI調(diào)節(jié)。
【權(quán)利要求】
1.一種基于CAN總線(xiàn)的單兵轉(zhuǎn)臺(tái)伺服控制系統(tǒng)，包括:PLC控制器(2)、方位驅(qū)動(dòng)器(3)、方位伺服電機(jī)(4)、方位減速機(jī)(5)、方位編碼器(7)、俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)、俯仰伺服電機(jī)(9)、俯仰減速機(jī)(10)和俯仰編碼器(12)，其特征在于還包括:24V蓄電池(I)、方位負(fù)載(6 )、俯仰負(fù)載(11)、運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備(13 )、CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)(14 )、CANopen協(xié)議總線(xiàn)(15),方位驅(qū)動(dòng)電纜(16)、俯仰驅(qū)動(dòng)電纜(17)、供電電纜(18)、方位反饋電纜(19)和俯仰反饋電纜(20);方位伺服電機(jī)(4)與方位減速機(jī)(5)通過(guò)螺釘連接，方位伺服電機(jī)(4)的輸出軸與方位減速機(jī)(5 )的輸入軸通過(guò)平鍵連接，方位減速機(jī)(5 )的輸出軸與方位負(fù)載(6 )通過(guò)平鍵連接，方位編碼器(7)的輸出軸與方位負(fù)載(6)通過(guò)平鍵連接并隨方位負(fù)載(6)同步旋轉(zhuǎn)；俯仰伺服電機(jī)(9)與俯仰減速機(jī)(10)通過(guò)螺釘連接，俯仰伺服電機(jī)(9)的輸出軸與俯仰減速機(jī)(10)的輸入軸通過(guò)平鍵連接，俯仰減速機(jī)(10)的輸出軸與俯仰負(fù)載(11)通過(guò)平鍵連接，俯仰編碼器(12)的輸出軸與俯仰負(fù)載(11)通過(guò)平鍵連接并隨俯仰負(fù)載(11)同步旋轉(zhuǎn)；24V蓄電池(1)、PLC控制器(2)、方位驅(qū)動(dòng)器(3)和俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)均置于轉(zhuǎn)臺(tái)上并通過(guò)螺釘固定；24V蓄電池(I)分別與PLC控制器(2)、方位驅(qū)動(dòng)器(3)、俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)、方位編碼器(7)、俯仰編碼器(12)以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備(13)通過(guò)供電電纜(18)連接，PLC控制器(2)分別與方位驅(qū)動(dòng)器(3)、俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)以及運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備(13)通過(guò)CAN2.0B協(xié)議電纜連接，PLC控制器(2)分別與方位編碼器(7)和俯仰編碼器(12)通過(guò)CANopen協(xié)議電纜連接，方位驅(qū)動(dòng)器(3)與方位伺服電機(jī)(4)通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜(16)和方位反饋電纜(19)連接；俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)與俯仰伺服電機(jī)(9)通過(guò)俯仰驅(qū)動(dòng)電纜(17)和俯仰反饋電纜(20)連接； 打開(kāi)24V蓄電池(I)電源開(kāi)關(guān)，給PLC控制器(2)、方位驅(qū)動(dòng)器(3)、俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)、方位編碼器(7)、俯仰編碼器(12)供24V直流電；上電后，方位編碼器(7)和俯仰編碼器(12)開(kāi)始按照CANopen巾貞格式以的頻率發(fā)送當(dāng)前轉(zhuǎn)臺(tái)的方位角度和俯仰角度到CANopen協(xié)議總線(xiàn)(15)上；PLC控制器(2)按照CAN2.0B幀格式發(fā)送初始化命令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)(14)上，方位驅(qū)動(dòng)器(3)和俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)接收到初始化命令后進(jìn)行初始化；PLC控制器(2)首先讀取CANopen協(xié)議總線(xiàn)(15)上的方位角度和俯仰角度，然后檢測(cè)是否有運(yùn)動(dòng)指令到來(lái)，當(dāng)運(yùn)動(dòng)指令輸入設(shè)備(13)將運(yùn)動(dòng)指令發(fā)送到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)(14)上時(shí)，PLC控制器(2)讀入運(yùn)動(dòng)指令；PLC控制器(2)將運(yùn)動(dòng)指令與當(dāng)前方位角度、俯仰角度作差，得到位置誤差指令，將此位置誤差指令作為位置PI控制閉環(huán)的輸入指令，經(jīng)過(guò)PI運(yùn)算，PLC控制器(2)輸出速度指令到CAN2.0B協(xié)議總線(xiàn)(14)上，當(dāng)方位驅(qū)動(dòng)器(3)和俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)接收到速度指令后分別通過(guò)方位驅(qū)動(dòng)電纜(16)和俯仰驅(qū)動(dòng)電纜(17)輸出電壓信號(hào)給方位伺服電機(jī)(4)和俯仰伺服電機(jī)(9)，從而驅(qū)動(dòng)方位伺服電機(jī)(4)和俯仰伺服電機(jī)(9)運(yùn)動(dòng)；運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，方位驅(qū)動(dòng)器(3)和俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)分別通過(guò)方位反饋電纜(19)和俯仰反饋電纜(20)讀取方位伺服電機(jī)(4)和俯仰伺服電機(jī)(9)的轉(zhuǎn)速反饋信息，將反饋轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速的差值作為方位驅(qū)動(dòng)器(3)和俯仰驅(qū)動(dòng)器(8)內(nèi)部速度PI控制閉環(huán)的輸入，進(jìn)行速度PI調(diào)節(jié)。
【文檔編號(hào)】G05B19/05GK104133414SQ201410364569
【公開(kāi)日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月29日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月29日
【發(fā)明者】于德?tīng)I(yíng), 何成峰, 閻紅亮, 張文波 申請(qǐng)人:北京機(jī)械設(shè)備研究所