一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法，該伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)包括時(shí)鐘發(fā)生器、PLD芯片、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)，PLD芯片內(nèi)置有控制器、預(yù)分頻器、第一分頻器和第二分頻器，時(shí)鐘發(fā)生器的輸出端與預(yù)分頻器的輸入端連接，預(yù)分頻器的輸出端分別與第一分頻器的輸入端和第二分頻器的輸入端連接，控制器控制第一分頻器和第二分頻器的分頻數(shù)，第一分頻器的輸出端與第一伺服或步進(jìn)電機(jī)連接，第二分頻器的輸出端與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)連接；優(yōu)點(diǎn)是利用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)電機(jī)的同步控制，這樣可以控制兩個(gè)電機(jī)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生的平面運(yùn)動(dòng)的合成速度；充分利用了硬件資源，使得實(shí)時(shí)控制的精度高、速度快。
【專利說明】一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種平面運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，尤其是涉及一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]平面運(yùn)動(dòng)具有二維控制驅(qū)動(dòng)的特點(diǎn)，平面運(yùn)動(dòng)在現(xiàn)代數(shù)控裝備和其它超精密加工設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其在各種經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中的運(yùn)用比較廣泛，如應(yīng)用于激光加工系統(tǒng)中的激光切割機(jī)、激光劃片機(jī)等，因此平面運(yùn)動(dòng)受到了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的廣泛關(guān)注。在半導(dǎo)體前道加工裝備領(lǐng)域中，要求平面運(yùn)動(dòng)的電機(jī)的運(yùn)動(dòng)精度達(dá)到亞微米級(jí)甚至納米級(jí)，然而僅靠提高機(jī)械部件與電氣執(zhí)行部件自身精度來實(shí)現(xiàn)，不僅代價(jià)高昂而且難以實(shí)現(xiàn)高速度，因此最合適的方法是結(jié)合軟硬件方法來提高精度。
[0003]目前，常見的電機(jī)平面運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)技術(shù)一般采用軟件方法，即采用現(xiàn)有的直線插補(bǔ)技術(shù)和圓弧插補(bǔ)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)，但這種采用軟件方法實(shí)現(xiàn)電機(jī)平面運(yùn)動(dòng)聯(lián)動(dòng)的技術(shù)受控制電機(jī)速度的限制，不能同時(shí)滿足高速度與高精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)及控制方法，其能夠有效地提高伺服或步進(jìn)電機(jī)控制的速度和精度，能夠?qū)崿F(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)和圓弧平面運(yùn)動(dòng)。
[0005]本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包括時(shí)鐘發(fā)生器、PLD芯片、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)，所述的PLD芯片內(nèi)置有控制器、用于速度控制的預(yù)分頻器及用于軌跡控制的第一分頻器和第二分頻器，所述的時(shí)鐘發(fā)生器的信號(hào)輸出端與所述的預(yù)分頻器的信號(hào)輸入端連接，所述的預(yù)分頻器的信號(hào)輸出端分別與所述的第一分頻器的信號(hào)輸入端和所述的第二分頻器的信號(hào)輸入端連接，所述的控制器控制所述的第一分頻器的分頻數(shù)和所述的第二分頻器的分頻數(shù)，所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端與所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)連接，所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)連接，所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)同步移動(dòng)。
[0006]該伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)還包括嵌入式處理器，所述的嵌入式處理器分別與所述的控制器和所述的預(yù)分頻器連接，所述的嵌入式處理器輸出實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)或?qū)崿F(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)給所述的控制器，所述的嵌入式處理器控制所述的預(yù)分頻器的分頻數(shù)。
[0007]如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定，且所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)；
如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，Y為前一時(shí)刻所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，C為常數(shù)。
[0008]一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制方法，其特征在于包括以下步驟:
①由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并傳輸時(shí)鐘信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的預(yù)分頻器，由預(yù)分頻器對接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)，然后由預(yù)分頻器傳輸預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的第一分頻器和第二分頻器；
②由第一分頻器和第二分頻器分別對各自接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到再次分頻后的脈沖信號(hào)，其中，第一分頻器的分頻數(shù)和第二分頻器的分頻數(shù)由內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的控制器自動(dòng)控制，通過改變第一分頻器的分頻數(shù)和第二分頻器的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)軌跡控制；
③由第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)，同時(shí)由第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)控制第二伺服或步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的同步控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平面軌跡控制。
[0009]所述的步驟①中預(yù)分頻器的分頻數(shù)由嵌入式處理器控制，通過改變預(yù)分頻器的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的速度控制。
[0010]如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定，且所述的第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)；
如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且所述的第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，Y為前一時(shí)刻所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，C為常數(shù)。
[0011]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:
I)本發(fā)明的控制系統(tǒng)利用同一個(gè)時(shí)鐘信號(hào)實(shí)現(xiàn)對兩個(gè)伺服或步進(jìn)電機(jī)的同步控制，這樣不僅可以更加方便地對兩個(gè)伺服或步進(jìn)電機(jī)同步控制，而且可以控制兩個(gè)伺服或步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生的平面運(yùn)動(dòng)的合成速度；同時(shí)由于充分利用了控制器、預(yù)分頻器、第一分頻器和第二分頻器等硬件資源，因此使得實(shí)時(shí)控制的速度更快、精度可以更高。
[0012]2)本發(fā)明的控制系統(tǒng)及控制方法通過改變預(yù)分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率，可以解決第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的速度控制問題；通過改變第一分頻器和第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率可以控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)或圓弧平面運(yùn)動(dòng)，解決軌跡問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0014]以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0015]實(shí)施例一:
本實(shí)施例提出的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，如圖1所示，其包括時(shí)鐘發(fā)生器1、PLD (Programmable Logic Device,可編程邏輯器件)芯片2、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31、第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32和常規(guī)的嵌入式處理器4，PLD芯片2內(nèi)置有控制器21、用于速度控制的預(yù)分頻器22及用于軌跡控制的第一分頻器23和第二分頻器24，嵌入式處理器4分別與控制器21和預(yù)分頻器22連接，嵌入式處理器4輸出實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)(如直線的斜率等參數(shù))或?qū)崿F(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)(如圓弧的半徑等參數(shù))給控制器21，嵌入式處理器4控制預(yù)分頻器22的分頻數(shù)，時(shí)鐘發(fā)生器I的信號(hào)輸出端與預(yù)分頻器22的信號(hào)輸入端連接，預(yù)分頻器22的信號(hào)輸出端分別與第一分頻器23的信號(hào)輸入端和第二分頻器24的信號(hào)輸入端連接，控制器21控制第一分頻器23的分頻數(shù)和第二分頻器24的分頻數(shù)，第一分頻器23的信號(hào)輸出端與第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31連接，第二分頻器24的信號(hào)輸出端與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32連接，第一分頻器23輸出脈沖信號(hào)控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31移動(dòng)，同時(shí)第二分頻器24輸出脈沖信號(hào)控制第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32移動(dòng),第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32同步移動(dòng)。
[0016]本實(shí)施例的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)可控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32同步移動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)和圓弧平面運(yùn)動(dòng)，如果當(dāng)前時(shí)刻第一分頻器23的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定(即當(dāng)前時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31將輸出的信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率成線性關(guān)系)，且第二分頻器24的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)(即當(dāng)前時(shí)刻第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32將輸出的信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率成線性關(guān)系)，則當(dāng)前時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31將移動(dòng)到的位置與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，這樣就實(shí)現(xiàn)了伺服或步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生直線平面運(yùn)動(dòng)的目的；控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，通過以時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)為基準(zhǔn)，使第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置由時(shí)鐘信號(hào)的頻率、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置決定，第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置由時(shí)鐘信號(hào)的頻率、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置決定，第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32下一時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)方式就是當(dāng)前時(shí)刻的位置的切線的直線運(yùn)動(dòng)，即如果當(dāng)前時(shí)刻第一分頻器23的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且第二分頻器24的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)產(chǎn)生十分接近圓弧軌跡的圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置，Y為前一時(shí)刻第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置，C為常數(shù)，其值由嵌入式處理器4給出。
[0017]在本實(shí)施例中，預(yù)分頻器22、第一分頻器23和第二分頻器24均采用現(xiàn)有的分頻器。預(yù)分頻器22的分頻數(shù)由嵌入式處理器4給出，通過改變預(yù)分頻器22的分頻數(shù)可改變第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)的速度控制，也決定了平面運(yùn)動(dòng)的速度，如果預(yù)分頻器22輸出的脈沖信號(hào)的頻率較高，則實(shí)現(xiàn)的平面運(yùn)動(dòng)的速度越高；同時(shí)通過設(shè)置預(yù)分頻器22，可使得本實(shí)施例的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)在第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32勻速、加速、減速運(yùn)動(dòng)情況下均能實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)或圓弧平面運(yùn)動(dòng)。第一分頻器23和第二分頻器24的分頻數(shù)由控制器21控制，通過改變第一分頻器23和第二分頻器24的分頻數(shù)可實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)軌跡控制，由于第一分頻器23和第二分頻器24的分頻數(shù)直接由控制器21控制，不需要嵌入式處理器在過程中干預(yù)，因此很好地解決了速度上的響應(yīng)問題；在實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一分頻器23和第二分頻器24的分頻數(shù)均是固定的，兩者即成線性關(guān)系，在實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)時(shí)，第一分頻器23和第二分頻器24的分頻數(shù)均是變化的。
[0018]實(shí)施例二:
本實(shí)施例提出的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制方法建立于實(shí)施例一提出的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，其包括以下步驟:
①由時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并傳輸時(shí)鐘信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片2內(nèi)的預(yù)分頻器22，利用預(yù)分頻器22對接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)，然后由預(yù)分頻器22傳輸預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片2內(nèi)的第一分頻器23和第二分頻器24。
[0019]②由第一分頻器23和第二分頻器24分別對各自接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到再次分頻后的脈沖信號(hào)，其中，第一分頻器23的分頻數(shù)和第二分頻器24的分頻數(shù)由內(nèi)置于PLD芯片2內(nèi)的控制器21控制，通過改變第一分頻器23的分頻數(shù)和第二分頻器24的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)軌跡控制，其中，預(yù)分頻器的分頻數(shù)由嵌入式處理器控制，通過改變預(yù)分頻器的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的速度控制。
[0020]③由第一分頻器23輸出的脈沖信號(hào)控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31移動(dòng)，同時(shí)由第二分頻器24輸出的脈沖信號(hào)控制第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的轉(zhuǎn)速和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的轉(zhuǎn)速的同步控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)，如果當(dāng)前時(shí)刻第一分頻器23輸出的脈沖信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定(即當(dāng)前時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31將輸出的信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率成線性關(guān)系)，且第二分頻器24輸出的脈沖信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)(即當(dāng)前時(shí)刻第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32將輸出的信號(hào)的頻率與時(shí)鐘發(fā)生器I產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率成線性關(guān)系)，則當(dāng)前時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31將移動(dòng)到的位置與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)；如果當(dāng)前時(shí)刻第一分頻器23輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且第二分頻器24輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置，Y為前一時(shí)刻第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置，C為常數(shù)。
[0021]在本實(shí)施例中，控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)的過程為:假設(shè)用X表示第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置，用Y表示第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置；外部進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置:設(shè)置第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置X與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置Y的比例系數(shù)為k，使第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置X與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置Y成Y=kX的線性關(guān)系；先啟動(dòng)電源，這時(shí)時(shí)鐘發(fā)生器I會(huì)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并輸入時(shí)鐘信號(hào)到PLD芯片2內(nèi)置的預(yù)分頻器22，預(yù)分頻器22輸出的脈沖信號(hào)給第一分頻器23和第二分頻器24，由于第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置X與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置Y與時(shí)鐘信號(hào)的頻率f分別成線性關(guān)系，即X=klXf，Y=k2Xf，則第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的轉(zhuǎn)速分別與時(shí)鐘信號(hào)成線性關(guān)系，這樣通過改變兩個(gè)比例系數(shù)kl和k2來實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置成線性關(guān)系的控制，控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)即可實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31與第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)的直線平面運(yùn)動(dòng)。
[0022]在本實(shí)施例中，控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)的過程為:假設(shè)用X表示第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31的位置，用Y表示第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的位置；外部進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，如圓弧半徑、弧長等；先啟動(dòng)電源，這時(shí)時(shí)鐘發(fā)生器I會(huì)產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并輸入時(shí)鐘信號(hào)到PLD芯片2內(nèi)置的預(yù)分頻器22，預(yù)分頻器22輸出的脈沖信號(hào)給第一分頻器23和第二分頻器24,由于第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31下一時(shí)刻的位置受第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31前一時(shí)刻的位置和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32前一時(shí)刻的位置的影響，即第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31下一時(shí)刻的位置是第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31前一時(shí)刻的位置、第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32前一時(shí)刻的位置的函數(shù)，同樣，第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32下一時(shí)刻的位置受第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31前一時(shí)刻的位置和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32前一時(shí)刻的位置的影響，即第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32下一時(shí)刻的位置是第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31前一時(shí)刻的位置、第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32前一時(shí)刻的位置的函數(shù)。通過兩個(gè)函數(shù)之間的關(guān)系，實(shí)現(xiàn)對第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32的聯(lián)合控制，實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)31和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)32聯(lián)動(dòng)做圓弧平面運(yùn)動(dòng)。
【權(quán)利要求】
1.一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包括時(shí)鐘發(fā)生器、PLD芯片、第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)，所述的PLD芯片內(nèi)置有控制器、用于速度控制的預(yù)分頻器及用于軌跡控制的第一分頻器和第二分頻器，所述的時(shí)鐘發(fā)生器的信號(hào)輸出端與所述的預(yù)分頻器的信號(hào)輸入端連接，所述的預(yù)分頻器的信號(hào)輸出端分別與所述的第一分頻器的信號(hào)輸入端和所述的第二分頻器的信號(hào)輸入端連接，所述的控制器控制所述的第一分頻器的分頻數(shù)和所述的第二分頻器的分頻數(shù)，所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端與所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)連接，所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)連接，所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)同步移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于還包括嵌入式處理器，所述的嵌入式處理器分別與所述的控制器和所述的預(yù)分頻器連接，所述的嵌入式處理器輸出實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)或?qū)崿F(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)的參數(shù)給所述的控制器，所述的嵌入式處理器控制所述的預(yù)分頻器的分頻數(shù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定，且所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)；如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且所述的第二分頻器的信號(hào)輸出端輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，Y為前一時(shí)刻所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，C為常數(shù)。
4.一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn) 動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制方法，其特征在于包括以下步驟:①由時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生時(shí)鐘信號(hào)，并傳輸時(shí)鐘信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的預(yù)分頻器，由預(yù)分頻器對接收到的時(shí)鐘信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)，然后由預(yù)分頻器傳輸預(yù)分頻后的脈沖信號(hào)給內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的第一分頻器和第二分頻器；②由第一分頻器和第二分頻器分別對各自接收到的脈沖信號(hào)進(jìn)行分頻處理，得到再次分頻后的脈沖信號(hào)，其中，第一分頻器的分頻數(shù)和第二分頻器的分頻數(shù)由內(nèi)置于PLD芯片內(nèi)的控制器自動(dòng)控制，通過改變第一分頻器的分頻數(shù)和第二分頻器的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)軌跡控制；③由第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)控制第一伺服或步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)，同時(shí)由第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)控制第二伺服或步進(jìn)電機(jī)移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速的同步控制，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)平面軌跡控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制方法，其特征在于所述的步驟①中預(yù)分頻器的分頻數(shù)由嵌入式處理器控制，通過改變預(yù)分頻器的分頻數(shù)實(shí)現(xiàn)第一伺服或步進(jìn)電機(jī)和第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的速度控制。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動(dòng)的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制方法，其特征在于如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定，且所述的第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率與所述的時(shí)鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時(shí)鐘信號(hào)的頻率固定時(shí)，則當(dāng)前時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動(dòng)到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動(dòng)；如果當(dāng)前時(shí)刻所述的第一分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且所述的第二分頻器輸出的脈沖信號(hào)的頻率為X2+Y2=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時(shí)，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動(dòng)，其中，X為前一時(shí)刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，Y為前一時(shí)刻所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，C為常數(shù) 。
【文檔編號(hào)】H02P8/40GK103441711SQ201310365907
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月21日
【發(fā)明者】俞建定, 楊高波, 文化鋒, 李有明, 駱國慶, 王銀 申請人:寧波大學(xué)