本實用新型屬于抗沖擊載荷技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種抗沖擊載荷的伺服控制器。
背景技術(shù)：
目前，現(xiàn)有的伺服控制器系統(tǒng)是由伺服控制器及執(zhí)行機(jī)構(gòu)電機(jī)等組成。大多用于傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)備，如數(shù)控機(jī)床、工業(yè)機(jī)器人、焊接機(jī)、電梯、紡織機(jī)械、各種切割機(jī)中；在實際運(yùn)行過程中，負(fù)載相對穩(wěn)定，無突加突減現(xiàn)象，無重沖擊載荷，其動態(tài)特性和靜態(tài)特性基本滿足機(jī)械設(shè)備要求。
但對于某裝備系統(tǒng)的主動力執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳動鏈中工況極其復(fù)雜，負(fù)載具有重沖擊載荷之特性，使得普通伺服控制器不能滿足其性能要求，動態(tài)降落嚴(yán)重，恢復(fù)時間長。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本實用新型的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，提供一種抗沖擊載荷的伺服控制器。該裝置瞬間點動工作、短時連續(xù)工作，空載及加載等方面抗沖擊載荷擾動能力強(qiáng)，能夠滿足某裝備實測指標(biāo)要求，滿足某裝備系統(tǒng)的使用要求。
本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來解決的：
這種抗沖擊載荷的伺服控制器，包括數(shù)字信號處理模塊，數(shù)字信號處理模塊與輸入模塊連接，數(shù)字信號處理模塊還與旋轉(zhuǎn)變壓器連接，旋轉(zhuǎn)變壓器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接，數(shù)字信號處理模塊與存儲模塊連接，數(shù)字信號處理模塊還與電源模塊連接；所述存儲模塊為E2PROM帶電可擦寫可編程只讀存儲器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器為AU6802跟蹤式旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器。
更進(jìn)一步的，本實用新型的特點還在于：
其中數(shù)字信號處理模塊與輸入模塊之間設(shè)置有逆變模塊。
其中逆變模塊為型號為PM600DV1A060的智能功率模塊。
其中逆變模塊與數(shù)字信號處理模塊之間并行連接有驅(qū)動電路模塊和電流控制模塊。
其中電流控制模塊采用磁平衡式霍爾電流反饋，電流控制模塊的相應(yīng)速度為1us。
其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)為交流伺服電機(jī)。
其中交流伺服電機(jī)每相繞組反電勢為正弦波。
其中存儲模塊與脈沖接口連接，存儲模塊還與控制接口連接。
其中控制接口為I/O控制接口。
其中數(shù)字信號處理模塊通過通訊接口與上位機(jī)裝置連接。
本實用新型的有益效果是：E2PROM組成的外圍硬件電路負(fù)責(zé)變量參數(shù)處理、以及完成外部I/O信號管理、位置脈沖指令信號處理、故障信號的處理等功能；AU6802能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)位置信號實時監(jiān)測的數(shù)字化，并且AU6802的分辨率可供用戶選擇，對于不同的跟蹤速度，可選擇不同的分辨率，能夠保證信號的穩(wěn)定性和靈敏性。
更進(jìn)一步的，采用PM600DV1A060作為逆變模塊，該裝置為混合集成功率器件，由具有電流傳感功能的IGBT芯片及其驅(qū)動保護(hù)電路組成；其中驅(qū)動保護(hù)電路為過熱、短路和欠壓鎖定保護(hù)電路，提高了控制器的可靠性。
更進(jìn)一步的，電流控制模塊采用磁平衡式霍爾電流反饋，相應(yīng)速度為1us，其輸出形式為電流信號，經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)了強(qiáng)弱電的隔離；電流控制模塊通過合理設(shè)置電流采樣時機(jī)，能夠消除功率管的開關(guān)噪聲。
更進(jìn)一步的，采用交流伺服電機(jī)，并且交流伺服電機(jī)每相繞組反電勢和輸入電流波形都是正弦波，相電流和電機(jī)反電勢相位同相，力矩和正弦波幅值成正比關(guān)系；每相正弦波反電勢和相電流的頻率是由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速決定的，通過轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)子相對于定子的絕對位置，并產(chǎn)生正弦波相電流，使該電流與該相反電勢保持同相。
附圖說明
圖1為本實用新型的電路原理框圖。
其中：1為輸入模塊；2為變換模塊；3為存儲和接口模塊；4為電源模塊；5為脈沖接口；6驅(qū)動電路模塊；7為逆變模塊；8為執(zhí)行機(jī)構(gòu)；9為電流控制模塊；10為旋轉(zhuǎn)變壓器；11為數(shù)字信號處理模塊；12為通訊接口；13為上位機(jī)裝置；14為控制接口；15為模擬接口。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：
本實用新型一種抗沖擊載荷的伺服控制器，如圖1所示，包括數(shù)字信號處理模塊11，數(shù)字信號處理模塊11能夠完成實時性要求高的伺服控制任務(wù)，該任務(wù)包括電流、速度和位置三個數(shù)字調(diào)節(jié)環(huán)的控制和調(diào)節(jié)，以及PWM信號發(fā)生等；數(shù)字信號處理模塊11采用12位高速A/D芯片對電流采樣；數(shù)字信號處理模塊11與輸入模塊1連接，輸入模塊1提供輸入電流，并且電源模塊4與輸入模塊1連接；輸入模塊1與數(shù)字信號處理模塊11之間設(shè)置有逆變模塊7，逆變模塊7為型號為PM600DV1A060的智能功率模塊，該裝置為混合集成功率器件，由具有電流傳感功能的IGBT芯片及其驅(qū)動保護(hù)電路組成，該驅(qū)動保護(hù)電路包括過熱、短路和欠壓鎖定保護(hù)電路。
逆變模塊7與數(shù)字信號處理模塊11之間還并聯(lián)設(shè)置有驅(qū)動電路模塊6和電流控制模塊9；其中驅(qū)動電路模塊6為驅(qū)動執(zhí)行機(jī)構(gòu)8的驅(qū)動電路；其中電流控制模塊9采用磁平衡式霍爾電流反饋，其相應(yīng)速度為1us，輸出形式為電流信號，并且電流信號經(jīng)過電阻轉(zhuǎn)換成電壓信號，實現(xiàn)了強(qiáng)弱電的隔離；并且通過硬件濾波和控制模塊9合理設(shè)置電流采樣的時機(jī)，能夠濾除功率管的開關(guān)噪聲；其中逆變模塊7還與執(zhí)行機(jī)構(gòu)8連接，執(zhí)行機(jī)構(gòu)8為交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)的每相繞組反電勢和輸入電流波形都是正弦波，相電流和電機(jī)反電勢相位同相，力矩和正弦波幅值成正比關(guān)系；每相正弦波反電勢和相電流的頻率是由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速決定的，通過轉(zhuǎn)子位置傳感器檢測出轉(zhuǎn)子相對于定子的絕對位置，由伺服驅(qū)動器強(qiáng)制產(chǎn)生出正弦波相電流，并使此電流與該相反電勢嚴(yán)格保持同相。
執(zhí)行機(jī)構(gòu)8與數(shù)字信號處理模塊11之間設(shè)置有旋轉(zhuǎn)變壓器10，旋轉(zhuǎn)變壓器10為AU6802跟蹤式旋變數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該裝置能夠?qū)崿F(xiàn)電機(jī)位置信號實時檢測的數(shù)字化，并且該裝置的分辨率可供用戶選擇,對于不同的跟蹤速度,可選擇不同的分辨率。通過參數(shù)配置可保證信號的穩(wěn)定性與靈敏性。
數(shù)字信號處理模塊11還與存儲和接口模塊3連接，存儲和接口模塊3為E2PROM帶電可擦寫可編程只讀存儲器，存儲和接口模塊3負(fù)責(zé)變量參數(shù)處理、完成外部I/O信號管理、位置脈沖指令信號處理、故障信號的處理等功能；存儲和接口模塊3還與控制接口14連接，控制接口14為I/O控制接口；存儲和接口模塊3還與脈沖接口5連接。
數(shù)字信號處理模塊11還與通訊接口12連接，通訊接口12與上位機(jī)裝置13連接，上位機(jī)裝置13為上位PC機(jī)。
本實用新型的工作流程是：上位機(jī)裝置13通過通訊接口12向數(shù)字信號處理模塊11進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，該數(shù)據(jù)交換包括參數(shù)上傳、指令下裝、運(yùn)轉(zhuǎn)情況顯示、通信端口設(shè)置、旋變零位調(diào)整、驅(qū)動器I/O口狀態(tài)、故障顯示等數(shù)據(jù)信息的交互；并且該伺服控制器采用標(biāo)準(zhǔn)的RS422電氣通信協(xié)議。通過約定的通信協(xié)議可以對數(shù)字信號處理模塊11進(jìn)行自檢、速度設(shè)置、使能設(shè)置，并利用I/O口對其操作控制。
本實用新型中電流控制模塊9為線性電流控制器。交流伺服電機(jī)反饋電流與參考電流相比較，所得誤差信號經(jīng)PI調(diào)節(jié)后，采用SVPWM方式輸出PWM波形，控制電機(jī)電流跟隨指令電流。低速時，由于電機(jī)反電勢較小，通過PI調(diào)節(jié)的積分作用可基本抵消反電勢的干擾，因而總的電流控制特性良好。高速時，由于電機(jī)反電勢的干擾，使得外加電壓與電動勢的差值減小，電流變化率降低，實際電流和給定電流間將出現(xiàn)明顯的幅值、相位偏差。當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速很高時，實際電流很難跟蹤給定電流。為了提高電流環(huán)的動態(tài)跟隨性能，在系統(tǒng)穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量提高電流環(huán)的比例放大系數(shù)，減小積分時間常數(shù)，以減小反電勢對該環(huán)節(jié)的影響。在某裝備系統(tǒng)中，要求具有很強(qiáng)的抗沖擊載荷擾動能力，高速時具有很強(qiáng)的過載能力，因此必須調(diào)整PWM調(diào)制周期和特殊的電流調(diào)節(jié)控制算法。對于速度控制器的設(shè)計，同樣為補(bǔ)償速度給定輸入信號的硬件濾波，對速度反饋設(shè)置了信號軟件濾波。在系統(tǒng)速度穩(wěn)定的前提下，應(yīng)盡量提高速度環(huán)的比例放大系數(shù)，減小積分時間常數(shù)。