[發(fā)明專利]一種工業(yè)縫紉機精確定位系統(tǒng)及其工作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310505540.0
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103572514A
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發(fā)明（設計）人: 姜澤;嚴偉燦;廉晨龍;俞蘭英
• 申請（專利權）人: 臥龍電氣集團股份有限公司
• 主分類號: D05B55/14
• 分類號: D05B55/14;D05B69/28
• 代理公司: 浙江翔隆專利事務所(普通合伙) 33206
• 代理人: 戴曉翔

1.一種工業(yè)縫紉機精確定位系統(tǒng)，包括控制器（DSP）、伺服電機（PMSM）、踏板指令器、上停針位監(jiān)測器、功率電路，所述的伺服電機（PMSM）上設有用于測速的光電編碼器，所述的踏板指令器、上停針位監(jiān)測器、光電編碼器與控制器（DSP）相連，所述的控制器（DSP）通過功率電路與伺服電機（PMSM）相連，所述的功率電路包括六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6）組成的橋堆電路，其中三個開關管（Q1、Q3、Q5）組成上橋臂，另三個開關管（Q2、Q4、Q6）組成下橋臂，橋臂的輸入端與直流電源直接相連，橋臂的三路輸出端與伺服電機（PMSM）的三相A、B、C相連，六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6）的控制端分別與控制器（DSP）輸出的六路PWM控制信號直接相連，其特征在于：所述的控制器（DSP）包括：

反拖快速剎車模塊，用于當踏板指令器發(fā)出的信號有效時，且伺服電機（PMSM）在高速運轉(zhuǎn)過程中時，經(jīng)功率電路給伺服電機（PMSM）一個逐漸增大的反拖力矩；

速度調(diào)節(jié)模塊，用于根據(jù)光電編碼器獲得的伺服電機（PMSM）轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)PWM占空比，使電機速度按設定轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運行；

前饋力矩模塊，用于當控制器（DSP）接受到縫紉機處于上停針位信息時，且伺服電機（PMSM）速度在設定范圍內(nèi)，通過功率電路給伺服電機（PMSM）一個前向拖動的前饋力矩；

三相短接可控停車模塊：用于當縫紉機位于停針點附近時，經(jīng)輸出模塊，關斷上橋臂的三個開關管（Q1、Q3、Q5），開通下橋臂的三個開關管（Q2、Q4、Q6），使三相下橋直通，伺服電機（PMSM）的三相A、B、C短路，給伺服電機（PMSM）一個平穩(wěn)制動力矩。

2.根據(jù)權利要求1所述的一種工業(yè)縫紉機精確定位系統(tǒng)，其特征在于：所述的控制器（DSP）還包括位置補償模塊，用于在停車時，縫紉機機頭未達到或超過目標點時，輸出六路為互補耦合式的PWM信號驅(qū)動六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），輸出正向或反向拖動力矩，使伺服電機（PMSM）正向或反向運轉(zhuǎn)，帶動縫紉機機頭到停針位附近。

3.采用權利要求1或2所述的一種工業(yè)縫紉機精確定位系統(tǒng)的工作方法，其特征在于它包括以下步驟：

a、在伺服電機（PMSM）高速運轉(zhuǎn)過程中，當踏板信號提供的停車信號有效時，控制器（DSP）輸出六路PWM控制信號分別給功率電路的六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），采用反拖制動的方式降低伺服電機（PMSM）的轉(zhuǎn)速，控制器（DSP）通過光電編碼器采集伺服電機（PMSM）轉(zhuǎn)速，根據(jù)測得的轉(zhuǎn)速值，通過輸出PWM占空比值從0逐漸增加到一定值，控制六路開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），給伺服電機（PMSM）一個逐漸增大的反拖力矩；

b、控制器（DSP）經(jīng)過光電編碼器不斷對伺服電機（PMSM）的轉(zhuǎn)速采樣，根據(jù)轉(zhuǎn)速不斷調(diào)整PWM的占空比，使伺服電機（PMSM）速度穩(wěn)定在設定的范圍；

c、當電機獲得上停針位監(jiān)測器信號時，控制器（DSP）從收到停針位信號開始到剪線結束的過程中，通過給伺服電機（PMSM）一個較大的前向拖動的前饋力矩，實現(xiàn)對于縫紉機負載突變的抑制；

d、當縫紉機機頭位于停針點附近，采用三相短路進行制動，控制器（DSP）輸出六路PWM驅(qū)動六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），關斷上橋臂的三個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），開通下橋臂的三個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），使三相下橋直通，伺服電機（PMSM）的三相A、B、C短路，給伺服電機（PMSM）一個平穩(wěn)制動力矩；

e、當縫紉機機頭未達到或超過目標點時，輸出六路為互補耦合式的PWM信號驅(qū)動六個開關管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），輸出正向或反向拖動力矩，使伺服電機（PMSM）正向或反向運轉(zhuǎn)，帶動縫紉機機頭到停針位附近。

4.根據(jù)權利要求3所述的一種工業(yè)縫紉機精確定位系統(tǒng)的工作方法，其特征在于：伺服電機（PMSM）轉(zhuǎn)速分段調(diào)節(jié)采用PI調(diào)節(jié)，控制器（DSP）將轉(zhuǎn)速分為多段，計算出PWM的占空比，PI調(diào)速公式為：????????????????????????????????????????????????；其中M(K)?:控制器（DSP）輸出信號，Kp為控制系統(tǒng)比例增益，Ki為控制系統(tǒng)積分增益，e(K)為當前誤差，e(K-1)為上一次的誤差，在不同速度段對應相應的Kp和Ki。