[實(shí)用新型]一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201320511176.4
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN203554338U
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 俞建定;楊高波;文化鋒;李有明;駱國慶;王銀
• 申請（專利權(quán)）人: 寧波大學(xué)
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74;H02P8/00
• 代理公司: 寧波奧圣專利代理事務(wù)所(普通合伙) 33226
• 代理人: 周玨

技術(shù)領(lǐng)域

?本實(shí)用新型涉及一種平面運(yùn)動控制技術(shù)，尤其是涉及一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

平面運(yùn)動具有二維控制驅(qū)動的特點(diǎn)，平面運(yùn)動在現(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)動的電機(jī)的運(yùn)動精度達(dá)到亞微米級甚至納米級，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。

目前，常見的電機(jī)平面運(yùn)動聯(lián)動技術(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)動聯(lián)動的技術(shù)受控制電機(jī)速度的限制，不能同時滿足高速度與高精度。

發(fā)明內(nèi)容

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，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)動和圓弧平面運(yùn)動。

本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：一種實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，其特征在于包括時鐘發(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，所述的時鐘發(fā)生器的信號輸出端與所述的預(yù)分頻器的信號輸入端連接，所述的預(yù)分頻器的信號輸出端分別與所述的第一分頻器的信號輸入端和所述的第二分頻器的信號輸入端連接，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。

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)動的參數(shù)或?qū)崿F(xiàn)圓弧平面運(yùn)動的參數(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)。

如果當(dāng)前時刻所述的第一分頻器的信號輸出端輸出的脈沖信號的頻率與所述的時鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號的頻率固定，且所述的第二分頻器的信號輸出端輸出的脈沖信號的頻率與所述的時鐘發(fā)生器產(chǎn)生的時鐘信號的頻率固定時，則當(dāng)前時刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動到的位置與所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)將移動到的位置成線性關(guān)系，實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動；

如果當(dāng)前時刻所述的第一分頻器的信號輸出端輸出的脈沖信號的頻率為X²+Y²=C的對X的導(dǎo)數(shù)，且所述的第二分頻器的信號輸出端輸出的脈沖信號的頻率為X²+Y²=C的對Y的導(dǎo)數(shù)時，則實(shí)現(xiàn)圓弧平面運(yùn)動，其中，X為前一時刻所述的第一伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，Y為前一時刻所述的第二伺服或步進(jìn)電機(jī)的位置，C為常數(shù)。?

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于：

1）本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)利用同一個時鐘信號實(shí)現(xiàn)對兩個伺服或步進(jìn)電機(jī)的同步控制，這樣不僅可以更加方便地對兩個伺服或步進(jìn)電機(jī)同步控制，而且可以控制兩個伺服或步進(jìn)電機(jī)聯(lián)動產(chǎn)生的平面運(yùn)動的合成速度；同時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)時控制的速度更快、精度可以更高。

2）本實(shí)用新型的控制系統(tǒng)通過改變預(yù)分頻器輸出的脈沖信號的頻率，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)動實(shí)現(xiàn)直線平面運(yùn)動或圓弧平面運(yùn)動，解決軌跡問題。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的實(shí)現(xiàn)平面運(yùn)動的伺服或步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)的組成框圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。