[發明專利]一種具有隱性故障檢測的伺服系統

無效

• 申請號: 200910025024.1
• 申請日: 2009-02-17
• 公開（公告）號: CN101807077A
• 公開（公告）日: 2010-08-18
• 發明（設計）人: 李耀祖;林楨;潘建華;石榮
• 申請（專利權）人: 揚州市萬泰電器廠有限公司
• 主分類號: G05B23/02
• 分類號: G05B23/02
• 代理公司: 北京連和連知識產權代理有限公司 11278
• 代理人: 奚衡寶

技術領域

本發明涉及各種運動控制領域伺服系統的元器件和電路故障檢測技術領域，特別適用于對加工設備的伺服系統中各主要元器件和電路進行故障檢測的技術領域。

背景技術

在控制設備中，如機床、雷達、坦克等，由于伺服系統本身或機械部分發生故障，有時可能會產生較為嚴重的后果。雖然各伺服系統都有各種故障監控功能，如直流母線過壓、欠壓，驅動器過流，電機過熱，電機缺相監控等。但由于保護電路反應速度相對較慢等原因，往往還沒反應過來故障就已發生。其中，有些是由于突發意外產生的故障，有些則是由于系統本身具有故障隱患，如受到瞬間強電的沖擊對系統中的硬件設備造成損傷，電子元器件由于長期使用造成老化等，從而給系統運行帶來隱患，而這些隱患是保護電路無法檢測出來的。

發明內容

本發明所要解決的問題就是在伺服系統中增加一個隱性故障檢測模塊，通過對伺服系統的電路單元、器件等進行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進行故障排除，避免造成重大事故的具有隱性故障檢測的伺服系統。

本發明所要解決的問題由以下技術方案實現：包括相互連接的整流模塊、儲能電容模塊、電源模塊、控制模塊、功率驅動模塊和伺服電機，控制模塊中包括有脈沖分配電路、電流調節電路和速度調節電路，功率驅動模塊中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊，脈沖分配電路設有多路脈沖轉換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相連，它還包括隱性故障檢測模塊，在儲能電容模塊中電容正極點、多路脈沖轉換電路上、電流調節電路和速度調節電路上分別設有信號采集點；隱性故障檢測模塊包括中央處理器、顯示裝置、時序電路、對應各路信號的歸一化電路、A/D、記載有標準數據和將所采集的各路信號與標準數據比較計算并進行小波與頻譜分析的程序的存儲器；所述的儲能電容模塊中電容正極點、多路脈沖電路上、電流調節電路和速度調節電路上的各信號采集點分別與隱性故障檢測模塊中的各路歸一化電路相連。

本發明通過增加一個隱性故障檢測模塊，采集系統中主要元器件和電路的運行數據，與模塊中所存儲的體現正確運行狀態參考數據通過比較程序進行運算，利用小波變換等算法，對伺服系統的電路單元、器件的運行狀態等進行頻域分析，從而將在時域上無法檢測出來的隱性故障，通過頻域分析的方法檢測出來，以便提前進行故障排除，以免造成重大事故。

附圖說明

圖1是本發明的線路構造示意圖

圖中1是整流模塊，2是儲能電容模塊，3是電源模塊，4是控制模塊，5是功率驅動模塊，6是伺服電機，7是隱性故障檢測模塊，8是電壓信號采集點，9是脈沖信號采集點，10是電流信號采集點，11是速度信號采集點，12是電流檢測模塊。

圖2是本發明中隱性故障檢測模塊的結構框圖

圖3是本發明的工作流程的邏輯框圖

具體實施方式

本發明如圖1所示，包括相互連接的整流模塊1、儲能電容模塊2、電源模塊3、控制模塊4、功率驅動模塊5和伺服電機6，控制模塊4中包括有脈沖分配電路、電流調節電路和速度調節電路，功率驅動模塊5中包括IPM智能功率模塊和電流檢測模塊12，脈沖分配電路設有多路脈沖轉換電路與IPM智能功率模塊中的各三極管相連，它還包括隱性故障檢測模塊7，在儲能電容模塊2中電容正極點、多路脈沖轉換電路上、電流調節電路和速度調節電路上分別設有電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采集點11；如圖2所示，隱性故障檢測模塊7中包括中央處理器(CPU)、顯示裝置、時序電路、對應各路所采集的信號的歸一化電路一～歸一化電路四、A/D、記載有標準數據和將所采集的各路信號與標準數據比較計算并進行小波與頻譜分析的程序的存儲器；電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采集點11分別與隱性故障檢測模塊7中的歸一化電路一～歸一化電路四相連。

隱性故障檢測模塊7中的歸一化處理電路一～四，將直流母線電壓、控制脈沖、速度反饋值和電流反饋值(即來自電壓信號采集點8、脈沖信號采集點9、電流信號采集點10和速度信號采集點11的信號)等不同電平的信號量進行歸一化處理，以便A/D轉換電路能進行統一處理。由于隱性故障檢測并不需要實時性，因此可通過開關切換的方法，由時序電路控制信號采集的順序和間隔時間，每次處理一個器件或電路單元。這樣既減少了A/D轉換電路，更節省了CPU的處理工作量。CPU一方面控制對讀取信號是否進行存儲以便進行事后分析，另一方面通過小波變換等算法處理，檢測信號有無奇異點和信號頻譜，由此判斷有無隱性故障，如有則送隱性故障指示信號給故障指示單元。故障指示單元負責隱性故障指示。