一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，主要由位置調(diào)節(jié)器，與位置調(diào)節(jié)器相連接的電流調(diào)節(jié)器，與電流調(diào)節(jié)器相連接的驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路相連接的電機，與電機相連接的工作臺，與工作臺相連接的光柵尺等組成。本發(fā)明通過光柵尺檢測工作臺的位置脈沖并反饋給位置調(diào)節(jié)器，位置調(diào)節(jié)器根據(jù)檢測到的實際位移狀態(tài)，來實時調(diào)整輸出的脈沖數(shù)、頻率，使步進電機穩(wěn)定在正常運行狀態(tài)，并使實際位置和指令位置一致，從而達到精確定位工作臺。本發(fā)明設(shè)置有頻率校正電路，其可以對光柵尺反饋的數(shù)字脈沖信號進行頻率校正處理，避免因頻率失真而影響位置調(diào)節(jié)器對電機的控制，提高了工作臺的位移精度。
【專利說明】
一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種電機控制系統(tǒng)，具體是指一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在對工作臺進行控制時一般采用步進電機進行驅(qū)動控制。步進電機的主要優(yōu)點之一是能在開環(huán)系統(tǒng)中保證一定的控制精度，但開環(huán)系統(tǒng)也具有一些缺點:如無法知道步進電機在點位運動的勻速階段和起動的升速階段是否失步，在步進結(jié)束時是否超步，以及由于負載變化而引起的速度變化，尤其當負載轉(zhuǎn)矩較大且有沖擊現(xiàn)象時，失步和丟步現(xiàn)象就顯得十分突出，從而影響工作移動臺的位移精度。如何實現(xiàn)工作臺的準確定位則是目前的當務(wù)之急。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服傳統(tǒng)的電機開環(huán)控制系統(tǒng)無法準確的控制電機，從而影響工作臺的定位精度的缺陷，提供一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)。
[0004]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由位置調(diào)節(jié)器，與位置調(diào)節(jié)器相連接的電流調(diào)節(jié)器，與電流調(diào)節(jié)器相連接的驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路相連接的電機，與電機相連接的工作臺，與工作臺相連接的光柵尺，與光柵尺相連接的干擾抑制電路，串接在電機與電流調(diào)節(jié)器之間的電流采集電路，以及串接在干擾抑制電路和位置調(diào)節(jié)器之間的頻率校正電路組成;所述驅(qū)動電路由驅(qū)動芯片Ul，三極管VT4，三極管VT5，場效應(yīng)管MOSl，場效應(yīng)管M0S2，負極與驅(qū)動芯片Ul的HIN管腳相連接、正極則與三極管VT4的集電極相連接的電容C5，正極與驅(qū)動芯片Ul的VDD管腳相連接、負極接地的極性電容C6，串接在極性電容C6的負極和驅(qū)動芯片Ul的VSS管腳之間的電阻RlO，一端與驅(qū)動芯片Ul的COM管腳相連接、另一端接地的電阻Rl I，P極與驅(qū)動芯片Ul的HO管腳相連接、N極則經(jīng)電阻R15后與場效應(yīng)管MOSl的漏極相連接的二極管D5，串接在驅(qū)動芯片Ul的HO管腳和三極管VT5的基極之間的電阻R13，N極與驅(qū)動芯片Ul的VB管腳相連接、P極則與驅(qū)動芯片Ul的VCC管腳相連接的二極管D6，P極與驅(qū)動芯片Ul的LO管腳相連接、N極則經(jīng)電阻R14后與三極管VT5的集電極相連接的二極管D7，與二極管D7相并聯(lián)的電阻R12，以及正極與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接、負極則與場效應(yīng)管MOSl的漏極共同形成該驅(qū)動電路的信號輸出端的電容C7組成;所述三極管VT4的基極形成該驅(qū)動電路的輸入端并與電流調(diào)節(jié)器相連接，其發(fā)射極與驅(qū)動芯片Ul的LIN管腳相連接;所述驅(qū)動芯片Ul的VDD管腳接+15V電壓，其VCC管腳接-15V電壓;所述三極管VT5的發(fā)射極與二極管D5的N極相連接，其集電極則與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接;所述場效應(yīng)管M0S2的柵極與二極管07的_及相連接，其漏極則與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接，其源極接地;所述驅(qū)動電路的信號輸出端與電機相連接。
[0005]進一步的，所述干擾抑制電路由放大器P4，放大器P5，放大器P6，三極管VT9，一端經(jīng)電阻R24后與放大器P6負極相連接、另一端則形成該干擾抑制電路的輸入端的電阻R20，負極與放大器P4的負極相連接的同時接地、正極則順次經(jīng)電阻R22和電阻R21后與電阻R20和電阻R24的連接點相連接的電容Cl 2，P極與電容Cl 2的正極相連接、N極則與三極管VT9的基極相連接的二極管D8，串接在電阻R20和電阻R24的連接點與三極管VT9的發(fā)射極之間的電阻R 2 3，正極與三極管V T 9的發(fā)射極相連接、負極則與放大器P 5的輸出端相連接的電容C13，以及N極與放大器P6的負極相連接、P極則與放大器P5的輸出端相連接的二極管D9組成;所述放大器P4的輸出端與電阻11和電阻R22的連接點相連接，其正極則與電容C12的正極相連接;所述三極管VT9的發(fā)射極與放大器P5的正極相連接、其集電極則與放大器P5的負極相連接的同時接地;所述放大器P6的正極與其輸出端相連接，其輸出端則形成該干擾抑制電路的輸出端并與頻率校正電路的輸入端相連接;所述干擾抑制電路的輸入端與光柵尺相連接。
[0006]所述頻率校正電路由校正芯片U2，三極管VT6，三極管VT7，三極管VT8，負極與校正芯片U2的IN+管腳相連接、正極則經(jīng)電感LI后形成該頻率校正電路的輸入端的電容C9，負極經(jīng)電阻R17后與校正芯片U2的IN-管腳相連接、正極則與三極管VT6的發(fā)射極相連接的電容C8，串接在三極管VT6的基極和校正芯片U2的VEE管腳之間的電阻R16，一端與三極管VT7的集電極相連接、另一端接地的電阻R19，正極與校正芯片U2的OUT管腳相連接、負極則與三極管VT7的發(fā)射極相連接的同時接地的電容ClO，正極與校正芯片U2的CAP-管腳相連接、負極則與三極管VT8的基極相連接的電容Cll，以及串接在校正芯片U2的VCC管腳和三極管VT8的集電極之間的電阻Rl 8組成;所述三極管VT6的集電極與電容C9的正極相連接;所述校正芯片U2的ENBL管腳接15V電壓，其CAP+管腳則與三極管VT7的基極相連接;所述三極管VT7的發(fā)射極與三極管VT8的發(fā)射極相連接的同時形成該頻率校正電路的輸出端并與位置調(diào)節(jié)器相連接;所述頻率校正電路的輸入端與干擾抑制電路的輸出端相連接。
[0007]所述電流采集電路由采樣電路，與采樣電路相連接的電壓跟隨電路，以及與電壓跟隨電路相連接的輸出電路組成;所述電流采集電路的輸入端與電機相連接、其輸出端則與電流調(diào)節(jié)器的輸入端相連接。
[0008]所述采樣電路由三極管VTl，三極管VT2，一端與三極管VTl的發(fā)射極相連接、另一端與15V電壓相連接的電阻Rl，一端與三極管VTl的集電極相連接、另一端接地的電阻R2，串接在三極管VT2的集電極和三極管VTl的集電極之間的電阻R3，正極與三極管VTl的發(fā)射極相連接、負極則與三極管VT2的基極相連接的電容Cl組成;所述三極管VTl的基極形成該電流采集電路的輸入端并與電機相連接，其集電極則與電壓跟隨電路相連接;所述三極管VT2的發(fā)射極與電壓跟隨電路相連接。
[0009]所述電壓跟隨電路由放大器Pl，放大器P2，放大器P3，串接在放大器Pl的正極和輸出端之間的電阻R5，一端與放大器P3的負極相連接、另一端接地的電阻R6，串接在放大器P2的正極和輸出端之間的電阻R4，N極與放大器P3的輸出端相連接、P極則與輸出電路相連接的穩(wěn)壓二極管D2，P極與放大器P2的正極相連接、N極則與穩(wěn)壓二極管02的_及相連接的二極管Dl，以及正極與放大器P2的輸出端相連接、負極則經(jīng)電阻R7后與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接的電容C2組成;所述放大器Pl的負極與三極管VT2的發(fā)射極相連接，其輸出端則與放大器P3的正極相連接;所述放大器P2的負極與三極管VTl的集電極相連接;所述放大器P3的輸出端和穩(wěn)壓二極管02的~極均與輸出電路相連接。
[0010]所述輸出電路由三極管VT3，雙向晶閘管D4，正極與穩(wěn)壓二極管02的_及相連接、負極則與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接的極性電容C3，串接在穩(wěn)壓二極管02的~極和三極管VT3的基極之間的電阻R8，正極與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接、負極則經(jīng)電阻R9后與雙向晶閘管D4的第一陽極相連接的電容C4，以及P極與放大器P3的輸出端相連接、N極則與雙向晶閘管D4的第二陽極相連接的二極管D3組成;所述三極管VT3的集電極與二極管D3的N極相連接，其發(fā)射極則與雙向晶閘管D4的控制極相連接的同時接地;所述雙向晶閘管D4的第二陽極則形成該電流采集電路的輸出端并與電流調(diào)節(jié)器的輸入端相連接。
[0011]所述驅(qū)動芯片Ul為IR2110集成芯片，所述校正芯片U2為LT5538IDD集成芯片。
[0012]本發(fā)明較現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點及有益效果:
[0013](I)本發(fā)明通過光柵尺檢測工作臺的位置脈沖并反饋給位置調(diào)節(jié)器，位置調(diào)節(jié)器根據(jù)檢測到的實際位移狀態(tài)來實時調(diào)整輸出的脈沖數(shù)、頻率，使步進電機穩(wěn)定在正常運行狀態(tài)，并使工作臺的實際位置和指令位置一致，從而可以精確定的位工作臺。
[0014](2)本發(fā)明可以實時檢測電機的工作電流，并反饋給電流調(diào)節(jié)器，電流調(diào)節(jié)器根據(jù)檢測到的實際電流與給定電流兩者的差值來調(diào)節(jié)電流輸出，由此控制電機的轉(zhuǎn)速，以達到控制工作臺移動速度的目的。
[0015](3)本發(fā)明通過電流采集電路可以精確的對電機的實時工作電流進行采集并反饋給電流調(diào)節(jié)器，從而可以提高工作臺的定位精度。
[0016](4)本發(fā)明的驅(qū)動電路可以精確的對電機進行驅(qū)動，從而可以精確的控制工作臺，使工作臺到達設(shè)定的位置。
[0017](5)本發(fā)明設(shè)置有頻率校正電路，其可以對光柵尺反饋的數(shù)字脈沖信號進行頻率校正處理，避免因頻率失真而影響位置調(diào)節(jié)器對電機的控制，提高了工作臺的位移精度。
[0018](6)本發(fā)明設(shè)置有干擾抑制電路，其可以對摻雜在光柵尺反饋的數(shù)字脈沖信號中的干擾信號進行抑制，從而使位置調(diào)節(jié)器所接收到的反饋信號更加精確，以便位置調(diào)節(jié)器更好的控制電機，使工作臺能夠精確的到達設(shè)定位置。
【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為本發(fā)明的電流采集電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的驅(qū)動電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖4為本發(fā)明的頻率校正電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖5為本發(fā)明的干擾抑制電路的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結(jié)合實施例對本發(fā)明作進一步地詳細說明，但本發(fā)明的實施方式并不限于此。
[0025]實施例
[0026]如圖1所示，本發(fā)明的基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，主要由位置調(diào)節(jié)器，與位置調(diào)節(jié)器相連接的電流調(diào)節(jié)器，與電流調(diào)節(jié)器相連接的驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路相連接的電機，與電機相連接的工作臺，與工作臺相連接的光柵尺，與光柵尺相連接的干擾抑制電路，串接在干擾抑制電路和位置調(diào)節(jié)器之間的頻率校正電路，以及串接在電機與電流調(diào)節(jié)器之間的電流采集電路組成。
[0027]其中，該工作臺為電機的控制對象，其可以是機床的工作臺。該電機用于驅(qū)動工作臺移動，其采用傳統(tǒng)的方式與工作臺相連接。驅(qū)動電路用于驅(qū)動電機工作。電流采集電路用于采集電機的工作電流，并反饋給電流調(diào)節(jié)器。該電流調(diào)節(jié)器可以根據(jù)檢測到的實際電流與給定電流兩者的差值來調(diào)節(jié)電流輸出，由此控制電機的轉(zhuǎn)速，該電流調(diào)節(jié)器采用現(xiàn)有的電流調(diào)節(jié)器即可實現(xiàn)。光柵尺用于檢測工作臺的位移并輸出相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號給位置調(diào)節(jié)器，該光柵尺安裝在工作臺上，其采用現(xiàn)有的技術(shù)即可。該頻率校正電路和干擾抑制電路均用于對光柵尺反饋的數(shù)字脈沖信號進行處理。該位置調(diào)節(jié)器用于把光柵尺輸出的位置信號與指令位置信號進行對比，計算出偏差控制信號并控制電機向消除誤差方向旋轉(zhuǎn)，直到工作臺達到正確位置，該位置調(diào)節(jié)器采用現(xiàn)有技術(shù)即可。
[0028]如圖2所示，所述電流采集電路由采樣電路，與采樣電路相連接的電壓跟隨電路，以及與電壓跟隨電路相連接的輸出電路組成;所述電流采集的輸入端與電機相連接、其輸出端則與電流調(diào)節(jié)器的輸入端相連接。
[0029]所述采樣電路由三極管VTl，三極管VT2，電阻Rl，電阻R2，電阻R3以及電容Cl組成。其中，電阻Rl的一端與三極管VTl的發(fā)射極相連接、其另一端與15V電壓相連接。電阻R2的一端與三極管VTl的集電極相連接、其另一端接地。電阻R3串接在三極管VT2的集電極和三極管VTl的集電極之間。電容Cl的正極與三極管VTl的發(fā)射極相連接、其負極則與三極管VT2的基極相連接。所述三極管VTI的基極形成該電流采集電路的輸入端并與電機相連接，其集電極則與電壓跟隨電路相連接。所述三極管VT2的發(fā)射極與電壓跟隨電路相連接。該采樣電路可以精確的采集電機中樞回路的電流。
[0030]所述電壓跟隨電路由放大器P1，放大器P2，放大器P3，電阻R4，電阻R5，電阻R6，電阻R7，電容C2，二極管Dl以及穩(wěn)壓二極管D2組成。
[0031 ] 連接時，電阻R5串接在放大器Pl的正極和輸出端之間。電阻R6的一端與放大器P3的負極相連接、其另一端接地。電阻R4串接在放大器P2的正極和輸出端之間。穩(wěn)壓二極管D2的N極與放大器P3的輸出端相連接、其P極則與輸出電路相連接。二極管Dl的P極與放大器P2的正極相連接、其N極則與穩(wěn)壓二極管02的_及相連接。電容C2的正極與放大器P2的輸出端相連接、其負極則經(jīng)電阻R7后與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接。所述放大器Pl的負極與三極管VT2的發(fā)射極相連接，其輸出端則與放大器P3的正極相連接。所述放大器P2的負極與三極管VTl的集電極相連接。所述放大器P3的輸出端和穩(wěn)壓二極管02的~極均與輸出電路相連接。該電壓跟隨電路可以確保采樣電流在傳輸過程中保持恒定。
[0032]所述輸出電路由三極管VT3，雙向晶閘管D4，電阻R8，電阻R9，極性電容C3，電容C4以及二極管D3組成。其中，極性電容C3的正極與穩(wěn)壓二極管02的_及相連接、其負極則與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接。電阻R8串接在穩(wěn)壓二極管02的~極和三極管VT3的基極之間。電容C4的正極與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接、其負極則經(jīng)電阻R9后與雙向晶閘管D4的第一陽極相連接。二極管D3的P極與放大器P3的輸出端相連接、其N極則與雙向晶閘管D4的第二陽極相連接的組成。所述三極管VT3的集電極與二極管D3的N極相連接，其發(fā)射極則與雙向晶閘管D4的控制極相連接的同時接地。所述雙向晶閘管D4的第二陽極則形成該電流采集電路的輸出端并與電流調(diào)節(jié)器相連接。
[0033]該電流采集電路采集到電機中樞電流后反饋給電流調(diào)節(jié)器，其采集到的電流與輸出的電流大小相同，即采集到的電流在傳輸過程中維持恒定，從而可以使電流調(diào)節(jié)器能夠更好的調(diào)節(jié)電機的工作電流。
[0034]如圖3所示，所述驅(qū)動電路由驅(qū)動芯片Ul，三極管VT4，三極管VT5，場效應(yīng)管MOSl，場效應(yīng)管M0S2，電阻RlO，電阻Rl I，電阻Rl2，電阻R13，電阻R14，電阻R15，電容C5，極性電容C6，電容C7，二極管D5，二極管D6以及二極管D7組成。
[0035]連接時，電容C5的負極與驅(qū)動芯片Ul的HIN管腳相連接、其正極則與三極管VT4的集電極相連接。極性電容C6的正極與驅(qū)動芯片Ul的VDD管腳相連接、其負極接地。電阻RlO串接在極性電容C6的負極和驅(qū)動芯片Ul的VSS管腳之間。電阻Rll的一端與驅(qū)動芯片Ul的COM管腳相連接、其另一端接地。二極管D5的P極與驅(qū)動芯片Ul的HO管腳相連接、其N極則經(jīng)電阻R15后與場效應(yīng)管MOSl的漏極相連接。電阻R13串接在驅(qū)動芯片Ul的HO管腳和三極管VT5的基極之間。二極管06的~極與驅(qū)動芯片Ul的VB管腳相連接、其P極則與驅(qū)動芯片Ul的VCC管腳相連接。二極管D7的P極與驅(qū)動芯片Ul的LO管腳相連接、其N極則經(jīng)電阻R14后與三極管VT5的集電極相連接。電阻R12與二極管D7相并聯(lián)。正電容C7的極與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接、其負極則與場效應(yīng)管MOSl的漏極共同形成該驅(qū)動電路的信號輸出端并與電機相連接。
[0036]同時，所述三極管VT4的基極形成該驅(qū)動電路的輸入端并與電流調(diào)節(jié)器相連接，其發(fā)射極與驅(qū)動芯片Ul的LIN管腳相連接。所述驅(qū)動芯片Ul的VDD管腳接+15V電壓，其VCC管腳接-15V電壓。所述三極管VT5的發(fā)射極與二極管05的_及相連接，其集電極則與場效應(yīng)管MOSl的柵極相連接。所述場效應(yīng)管M0S2的柵極與二極管07的_及相連接，其漏極則與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接，其源極接地。該驅(qū)動電路根據(jù)輸入的信號對電機進行控制，使電機穩(wěn)定在正常運行狀態(tài)，并使工作臺的實際位置和指令位置一致，從而達到精確定位工作臺。為了達到更好的實施效果，所述驅(qū)動芯片Ul優(yōu)選為IR2110集成芯片來實現(xiàn)。
[0037]如圖4所示，所述頻率校正電路由校正芯片U2，三極管VT6，三極管VT7，三極管VT8，電感LI，電阻R16，電阻R17，電阻R18，電阻R19，電容C8，電容C9，電容ClO以及電容Cll組成。
[0038]其中，電容C9的負極與校正芯片U2的IN+管腳相連接、其正極則經(jīng)電感LI后形成該頻率校正電路的輸入端并與干擾抑制電路的輸出端相連接。電容C8的負極經(jīng)電阻R17后與校正芯片U2的IN-管腳相連接、其正極則與三極管VT6的發(fā)射極相連接。電阻R16串接在三極管VT6的基極和校正芯片U2的VEE管腳之間。電阻R19的一端與三極管VT7的集電極相連接、其另一端接地。電容ClO的正極與校正芯片U2的OUT管腳相連接、其負極則與三極管VT7的發(fā)射極相連接的同時接地。電容Cll的正極與校正芯片U2的CAP-管腳相連接、其負極則與三極管VT8的基極相連接。電阻R18串接在校正芯片U2的VCC管腳和三極管VT8的集電極之間。
[0039]所述三極管VT6的集電極與電容C9的正極相連接。所述校正芯片U2的ENBL管腳接15V電壓，其CAP+管腳則與三極管VT7的基極相連接。所述三極管VT7的發(fā)射極與三極管VT8的發(fā)射極相連接的同時形成該頻率校正電路的輸出端并與位置調(diào)節(jié)器相連接。該頻率校正電路可以對干擾抑制電路處理后的數(shù)字脈沖信號進行頻率校正處理，避免因頻率失真而影響位置調(diào)節(jié)器對電機的控制，提高了工作臺的位移精度。為了達到更好的實施效果，所述校正芯片U2優(yōu)選為LT5538IDD集成芯片來實現(xiàn)。
[0040]如圖5所示，所述干擾抑制電路由放大器P4，放大器P5，放大器P6，三極管VT9，一端經(jīng)電阻R24后與放大器P6負極相連接、另一端則形成該干擾抑制電路的輸入端的電阻R20，負極與放大器P4的負極相連接的同時接地、正極則順次經(jīng)電阻R22和電阻R21后與電阻R20和電阻R24的連接點相連接的電容Cl 2，P極與電容Cl 2的正極相連接、N極則與三極管VT9的基極相連接的二極管D8，串接在電阻R20和電阻R24的連接點與三極管VT9的發(fā)射極之間的電阻R 2 3，正極與三極管V T 9的發(fā)射極相連接、負極則與放大器P 5的輸出端相連接的電容C13，以及N極與放大器P6的負極相連接、P極則與放大器P5的輸出端相連接的二極管D9組成。
[0041 ]同時，所述放大器P4的輸出端與電阻11和電阻R22的連接點相連接，其正極則與電容C12的正極相連接。所述三極管VT9的發(fā)射極與放大器P5的正極相連接、其集電極則與放大器P5的負極相連接的同時接地。所述放大器P6的正極與其輸出端相連接，其輸出端則形成該干擾抑制電路的輸出端并與頻率校正電路的輸入端相連接。所述干擾抑制電路的輸入端與光柵尺相連接。
[0042]其中，該放大器P4，電容C12，電阻R22以及電阻R21組成第一級濾波電路。該三極管VT9，放大器P5以及電容C13則組成第二級濾波電路。通過第一級濾波電路和第二級濾波電路可以對摻雜在光柵尺反饋的數(shù)字脈沖信號中的干擾信號進行抑制，從而使位置調(diào)節(jié)器所接收到的反饋信號更加精確，以便位置調(diào)節(jié)器更好的控制電機，使工作臺能夠精確的到達設(shè)定位置。
[0043]工作時，向位置調(diào)節(jié)器輸入工作臺的位移指令信號，驅(qū)動電路則驅(qū)動電機工作，使電機帶動工作臺移動。由于負載或其它因素的影響，該工作臺所移動的位置與指定位置會出現(xiàn)偏差，而光柵尺則檢測工作臺的實時位移信號，并把信號轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字脈沖信號反饋給干擾抑制電路，干擾抑制電路對數(shù)字脈沖信號進行處理后發(fā)送給頻率校正電路，頻率校正電路對數(shù)字脈沖信號進行處理后發(fā)送給位置調(diào)節(jié)器。該位置調(diào)節(jié)器把反饋信號與指令信號進行對比計算出偏差控制信號，并輸出相應(yīng)的控制信號給驅(qū)動電路，使驅(qū)動電路控制電機向消除誤差方向旋轉(zhuǎn)，同時，該電流采集電路采集電機的實時工作電流并反饋給電流調(diào)節(jié)器，該電流調(diào)節(jié)器根據(jù)檢測到的實際電流與給定電流兩者的差值來調(diào)節(jié)電流輸出，由此控制電機的轉(zhuǎn)速，使工作臺達到指定位置。
[0044]如上所述，便可很好的實現(xiàn)本發(fā)明。
【主權(quán)項】
1.一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于，主要由位置調(diào)節(jié)器，與位置調(diào)節(jié)器相連接的電流調(diào)節(jié)器，與電流調(diào)節(jié)器相連接的驅(qū)動電路，與驅(qū)動電路相連接的電機，與電機相連接的工作臺，與工作臺相連接的光柵尺，與光柵尺相連接的干擾抑制電路，串接在電機與電流調(diào)節(jié)器之間的電流采集電路，以及串接在干擾抑制電路和位置調(diào)節(jié)器之間的頻率校正電路組成;所述驅(qū)動電路由驅(qū)動芯片Ul，三極管VT4，三極管VT5，場效應(yīng)管MOSl，場效應(yīng)管M0S2，負極與驅(qū)動芯片Ul的HIN管腳相連接、正極則與三極管VT4的集電極相連接的電容C5，正極與驅(qū)動芯片UI的VDD管腳相連接、負極接地的極性電容C6，串接在極性電容C6的負極和驅(qū)動芯片Ul的VSS管腳之間的電阻RlO，一端與驅(qū)動芯片Ul的COM管腳相連接、另一端接地的電阻Rll，P極與驅(qū)動芯片Ul的HO管腳相連接、N極則經(jīng)電阻R15后與場效應(yīng)管MOSl的漏極相連接的二極管D5，串接在驅(qū)動芯片Ul的HO管腳和三極管VT5的基極之間的電阻R13，N極與驅(qū)動芯片Ul的VB管腳相連接、P極則與驅(qū)動芯片Ul的VCC管腳相連接的二極管D6，P極與驅(qū)動芯片Ul的LO管腳相連接、N極則經(jīng)電阻R14后與三極管VT5的集電極相連接的二極管D7，與二極管D7相并聯(lián)的電阻R12，以及正極與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接、負極則與場效應(yīng)管MOSl的漏極共同形成該驅(qū)動電路的信號輸出端的電容C7組成;所述三極管VT4的基極形成該驅(qū)動電路的輸入端并與電流調(diào)節(jié)器相連接，其發(fā)射極與驅(qū)動芯片Ul的LIN管腳相連接;所述驅(qū)動芯片Ul的VDD管腳接+15V電壓，其VCC管腳接-15V電壓;所述三極管VT5的發(fā)射極與二極管D5的_及相連接，其集電極則與場效應(yīng)管MOSI的柵極相連接;所述場效應(yīng)管M0S2的柵極與二極管07的_及相連接，其漏極則與場效應(yīng)管MOSl的源極相連接，其源極接地;所述驅(qū)動電路的信號輸出端與電機相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述干擾抑制電路由放大器P4，放大器P5，放大器P6，三極管VT9，一端經(jīng)電阻R24后與放大器P6負極相連接、另一端則形成該干擾抑制電路的輸入端的電阻R20，負極與放大器P4的負極相連接的同時接地、正極則順次經(jīng)電阻R22和電阻R21后與電阻R20和電阻R24的連接點相連接的電容C12，P極與電容C12的正極相連接、N極則與三極管VT9的基極相連接的二極管D8，串接在電阻R20和電阻R24的連接點與三極管VT9的發(fā)射極之間的電阻R23，正極與三極管VT9的發(fā)射極相連接、負極則與放大器P5的輸出端相連接的電容C13，以及N極與放大器P6的負極相連接、P極則與放大器P5的輸出端相連接的二極管D9組成;所述放大器P4的輸出端與電阻11和電阻R22的連接點相連接，其正極則與電容C12的正極相連接;所述三極管VT9的發(fā)射極與放大器P5的正極相連接、其集電極則與放大器P5的負極相連接的同時接地;所述放大器P6的正極與其輸出端相連接，其輸出端則形成該干擾抑制電路的輸出端并與頻率校正電路的輸入端相連接;所述干擾抑制電路的輸入端與光柵尺相連接。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述頻率校正電路由校正芯片U2，三極管VT6，三極管VT7，三極管VT8，負極與校正芯片U2的IN+管腳相連接、正極則經(jīng)電感LI后形成該頻率校正電路的輸入端的電容C9，負極經(jīng)電阻R17后與校正芯片U2的IN-管腳相連接、正極則與三極管VT6的發(fā)射極相連接的電容C8，串接在三極管VT6的基極和校正芯片U2的VEE管腳之間的電阻R16，一端與三極管VT7的集電極相連接、另一端接地的電阻R19，正極與校正芯片U2的OUT管腳相連接、負極則與三極管VT7的發(fā)射極相連接的同時接地的電容ClO，正極與校正芯片U2的CAP-管腳相連接、負極則與三極管VT8的基極相連接的電容Cll，以及串接在校正芯片U2的VCC管腳和三極管VT8的集電極之間的電阻R18組成;所述三極管VT6的集電極與電容C9的正極相連接;所述校正芯片U2的ENBL管腳接15V電壓，其CAP+管腳則與三極管VT7的基極相連接;所述三極管VT7的發(fā)射極與三極管VT8的發(fā)射極相連接的同時形成該頻率校正電路的輸出端并與位置調(diào)節(jié)器相連接;所述頻率校正電路的輸入端與干擾抑制電路的輸出端相連接。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電流采集電路由采樣電路，與采樣電路相連接的電壓跟隨電路，以及與電壓跟隨電路相連接的輸出電路組成;所述電流采集電路的輸入端與電機相連接、其輸出端則與電流調(diào)節(jié)器的輸入端相連接。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述采樣電路由三極管VTl，三極管VT2，一端與三極管VTI的發(fā)射極相連接、另一端與15V電壓相連接的電阻Rl，一端與三極管VTl的集電極相連接、另一端接地的電阻R2，串接在三極管VT2的集電極和三極管VTl的集電極之間的電阻R3，正極與三極管VTl的發(fā)射極相連接、負極則與三極管VT2的基極相連接的電容Cl組成;所述三極管VTl的基極形成該電流采集電路的輸入端并與電機相連接，其集電極則與電壓跟隨電路相連接;所述三極管VT2的發(fā)射極與電壓跟隨電路相連接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電壓跟隨電路由放大器Pl，放大器P2，放大器P3，串接在放大器Pl的正極和輸出端之間的電阻R5，一端與放大器P3的負極相連接、另一端接地的電阻R6，串接在放大器P2的正極和輸出端之間的電阻R4，N極與放大器P3的輸出端相連接、P極則與輸出電路相連接的穩(wěn)壓二極管D2，P極與放大器P2的正極相連接、N極則與穩(wěn)壓二極管02的~極相連接的二極管Dl，以及正極與放大器P2的輸出端相連接、負極則經(jīng)電阻R7后與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接的電容C2組成;所述放大器Pl的負極與三極管VT2的發(fā)射極相連接，其輸出端則與放大器P3的正極相連接;所述放大器P2的負極與三極管VTI的集電極相連接;所述放大器P3的輸出端和穩(wěn)壓二極管D2的N極均與輸出電路相連接。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述輸出電路由三極管VT3，雙向晶閘管D4，正極與穩(wěn)壓二極管02的_及相連接、負極則與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接的極性電容C3，串接在穩(wěn)壓二極管02的~極和三極管VT3的基極之間的電阻R8，正極與穩(wěn)壓二極管D2的P極相連接、負極則經(jīng)電阻R9后與雙向晶閘管D4的第一陽極相連接的電容C4，以及P極與放大器P3的輸出端相連接、N極則與雙向晶閘管D4的第二陽極相連接的二極管D3組成;所述三極管VT3的集電極與二極管D3的N極相連接，其發(fā)射極則與雙向晶閘管D4的控制極相連接的同時接地;所述雙向晶閘管D4的第二陽極則形成該電流采集電路的輸出端并與電流調(diào)節(jié)器的輸入端相連接。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種基于混合處理的高精度電機驅(qū)動閉環(huán)控制系統(tǒng)，其特征在于:所述驅(qū)動芯片Ul為IR2110集成芯片，所述校正芯片U2為LT5538IDD集成芯片。
【文檔編號】H02P8/12GK105871273SQ201610209446
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年4月6日
【發(fā)明人】湯福瓊
【申請人】成都卡諾源科技有限公司