專利名稱：兩軸直流伺服驅(qū)動器的制作方法
專利說明本實用新型涉及的是一種電機控制技術(shù)領(lǐng)域的伺服控制裝置，尤其涉及的是一種 兩軸直流伺服驅(qū)動器。
背景技術(shù)：
伺服系統(tǒng)已經(jīng)成為工業(yè)自動化技術(shù)的支撐性技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于軍事、工業(yè)、民 用等領(lǐng)域，特別是在工業(yè)加工中的用量非常巨大。實際應(yīng)用中的伺服系統(tǒng)主要指有刷直流 伺服系統(tǒng)和正弦波永磁同步電動機伺服系統(tǒng)兩種。正弦波永磁同步電動機伺服系統(tǒng)在大 功率機床中應(yīng)用廣泛，但在小功率應(yīng)用中，由于成本較有刷直流伺服系統(tǒng)高出許多，并且有 刷直流伺服系統(tǒng)的電刷壽命也已經(jīng)可以滿足小功率應(yīng)用中很多場合的要求，所以在小功率 應(yīng)用中，有刷直流伺服系統(tǒng)的競爭力更為強勁，有刷直流伺服系統(tǒng)已經(jīng)大量應(yīng)用于廣告設(shè) 備或中小型數(shù)控機床中，例如噴繪機、刻字機、割字機、寫真機、激光機、繪圖儀、條幅機、點 膠機、噴塑機、吸塑機、貼片機、飛針機、刻章機、繡花機、折彎機、坐標(biāo)測量機、亞弧焊切割機寸。目前的控制系統(tǒng)基本都是由一個兩軸插補控制器、兩個獨立的直流伺服系統(tǒng)組成 的。兩軸插補控制器生成兩個軸的速度指令并分別發(fā)給每個軸對應(yīng)的直流伺服系統(tǒng)，每個 軸的伺服系統(tǒng)接收各自的指令并驅(qū)動伺服電動機執(zhí)行這些指令。伺服系統(tǒng)在執(zhí)行指令的同 時還會接收實際執(zhí)行情況的反饋信號，并與指令信號比較以提高執(zhí)行精度。在刻字機使用 過程中，如果其中的一個軸卡紙，這時插補控制器并不知道有個軸出問題了，還會繼續(xù)發(fā)送 指令信號，沒有出問題的那個軸會繼續(xù)運行，造成加工材料的浪費。如果在一個軸出現(xiàn)故障 并停止運行后，另一個軸也能立刻停止運行，那么就不會造成更多加工材料的浪費，更重要 的是，還能保存出故障時當(dāng)前坐標(biāo)點，以便于在控制系統(tǒng)故障復(fù)位后，控制系統(tǒng)還能找到當(dāng) 前坐標(biāo)點并繼續(xù)加工。當(dāng)前的兩軸加工設(shè)備還不具備兩軸同時報故障，并可以實現(xiàn)故障點 后繼續(xù)加工的功能，但使用者對這個功能的需求相當(dāng)強烈?，F(xiàn)有技術(shù)中，國外某些高檔產(chǎn)品中也設(shè)置有兩個直流伺服系統(tǒng)間進行通訊的功 能。當(dāng)某個軸報故障后，立刻利用通訊口通知另一個軸，另一個軸作出判斷并報故障停止運 行。這種方法也能節(jié)省加工材料，但不能兩個軸同時記錄故障點，所以也就不能實現(xiàn)故障點 后繼續(xù)加工的功能了。

實用新型內(nèi)容實用新型目的本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種兩軸直 流伺服驅(qū)動器，使用一個數(shù)字信號處理器作為兩個軸伺服系統(tǒng)的控制核心，當(dāng)任何一個軸 出現(xiàn)故障后，另外一個軸就可以在微秒級的時間里作出反應(yīng)，同時報故障并停止運行，不僅 可以節(jié)約加工材料，還可以實現(xiàn)真正的故障點后繼續(xù)加工的功能。技術(shù)方案本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，本實用新型包括脈沖/方向 輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號處理器和功率放大電路，其中數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號，數(shù)字信號處理器和電流 采樣接口相連以接收電流信號，數(shù)字信號處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反 饋信號，數(shù)字信號處理器和功率放大電路相連以傳輸電機控制信號。所述的脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào) 理電路和功率放大電路都是雙通道結(jié)構(gòu)。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接 口之間設(shè)有第一隔離電路。所述的數(shù)字信號處理器和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾所述的數(shù)字信號處理器和正交編碼器反饋接口 之間設(shè)有第二隔離電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號處理器和功率放大電路之間 設(shè)有第三隔離電路。所述的數(shù)字信號處理器上設(shè)有上位機接口，上位機和數(shù)字信號處理器相連接收數(shù) 字信號處理器輸出的兩軸特征參數(shù)，以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的形式顯示，從而能夠在加工前先 模擬加工效果。本實用新型的工作原理是數(shù)字信號處理器接受脈沖/方向信號、電流信號、位置 信號，經(jīng)過內(nèi)部運算，對伺服電機輸出控制信號。有益效果采用一個數(shù)字信號處理器實現(xiàn)兩個伺服驅(qū)動控制，使用一個電路板完 成兩個伺服電動機驅(qū)動，降低了成本；本實用新型能實現(xiàn)兩個軸同時報故障并記錄故障點， 以便系統(tǒng)復(fù)位后能從故障點開始繼續(xù)加工；兩軸特征參數(shù)同時上傳上位機，以橫坐標(biāo)和縱 坐標(biāo)的形式顯示，從而在加工前先模擬加工效果，然后再安裝主刀進行實際加工。

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是數(shù)字信號處理器的控制原理圖。
具體實施方式
下面對本實用新型的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前 提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限 于下述的實施例。如圖1所示，本實施例包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋 接口、數(shù)字信號處理器和功率放大電路，其中數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接口相連 以接收脈沖/方向信號，數(shù)字信號處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號，數(shù)字信號 處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號，數(shù)字信號處理器和功率放大電路 相連以傳輸電機控制信號。本實施例的數(shù)字信號處理器(DSP)選用TI公司TMS32F2806。所述的脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào) 理電路和功率放大電路都是雙通道結(jié)構(gòu)。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接口之間設(shè)有第一隔離電路。所述的數(shù)字信號處理器和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾所述的數(shù)字信號處理器和正交編碼器反饋接口 之間設(shè)有第二隔離電路。為抑制系統(tǒng)噪聲，消除回路的干擾，所述的數(shù)字信號處理器和功率放大電路之間 設(shè)有第三隔離電路。所述的數(shù)字信號處理器上設(shè)有上位機接口，上位機和數(shù)字信號處理器相連并接收 數(shù)字信號處理器輸出的兩軸特征參數(shù)，以橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的形式顯示，從而能夠在加工前 先模擬加工效果。數(shù)字信號處理器的原理如圖2a和圖2b所示，其中《、沒2為對脈沖/方向信號 進行計數(shù)得到的位置命令信號；0^、O^2為位置閉環(huán)PID運算得到的速度命令信號、&、In 為速度閉環(huán)PID運算得到的電流命令信號；θ ri、θ r2為實際轉(zhuǎn)子位置信號；iri、ir2為實 際轉(zhuǎn)子電流信號；？、？1分別為？10運算中的比例運算和比例積分運算；1/(、力+1)、1/ (xois+l)分別為速度閉環(huán)濾波和電流閉環(huán)濾波；Ude為直流伺服電機電源。一個DSP實現(xiàn) 兩個軸的直流伺服驅(qū)動器控制，并配合輸入接口、反饋信號接口、電流采樣接口、PWM功率放 大電路、上位機通訊接口等，就可以實現(xiàn)兩軸直流伺服驅(qū)動器。
權(quán)利要求一種兩軸直流伺服驅(qū)動器，包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號處理器和功率放大電路，其特征在于數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號，數(shù)字信號處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號，數(shù)字信號處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號，數(shù)字信號處理器和功率放大電路相連以傳輸電機控制信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 的個數(shù)是一個。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的脈沖/方向輸入 接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、隔離電路、調(diào)理電路和功率放大電路都是雙通 道結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 和脈沖/方向輸入接口之間設(shè)有第一隔離電路。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 和電流采樣接口之間設(shè)有調(diào)理電路。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 和正交編碼器反饋接口之間設(shè)有第二隔離電路。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 和功率放大電路之間設(shè)有第三隔離電路。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的兩軸直流伺服驅(qū)動器，其特征在于所述的數(shù)字信號處理器 上設(shè)有上位機接口，上位機和數(shù)字信號處理器通過RS232標(biāo)準(zhǔn)線相連并接收數(shù)字信號處理 器輸出的兩軸特征參數(shù)。
專利摘要本實用新型公開了一種電機控制技術(shù)領(lǐng)域的兩軸直流伺服驅(qū)動器，包括脈沖/方向輸入接口、電流采樣接口、正交編碼器反饋接口、數(shù)字信號處理器和功率放大電路，數(shù)字信號處理器和脈沖/方向輸入接口相連以接收脈沖/方向信號，數(shù)字信號處理器和電流采樣接口相連以接收電流信號，數(shù)字信號處理器和正交編碼器反饋接口相連以接收位置反饋信號，數(shù)字信號處理器和功率放大電路相連以傳輸電機控制信號。本實用新型能實現(xiàn)兩個軸同時報故障并記錄故障點，系統(tǒng)復(fù)位后能從故障點開始繼續(xù)加工；使用一個數(shù)字信號處理器完成兩個伺服電動機驅(qū)動，并且兩軸特征參數(shù)同時上傳上位機，從而可以在加工前先模擬加工效果，然后再安裝主刀進行實際加工。
文檔編號H02P5/68GK201742359SQ20102025665
公開日2011年2月9日 申請日期2010年7月13日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月13日
發(fā)明者滕福林 申請人:南京工程學(xué)院