[發(fā)明專利]一種基于CAN總線的單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410364569.6
• 申請日: 2014-07-29
• 公開（公告）號: CN104133414A
• 公開（公告）日: 2014-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 于德營;何成峰;閻紅亮;張文波
• 申請（專利權(quán)）人: 北京機械設(shè)備研究所
• 主分類號: G05B19/05
• 分類號: G05B19/05
• 代理公司: 中國航天科工集團公司專利中心 11024
• 代理人: 岳潔菱

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)，特別是一種基于CAN總線的單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)

目前，應用于轉(zhuǎn)臺的伺服系統(tǒng)主要由控制器、交流變頻器、交流伺服電機、減速機和編碼器組成。其中，交流變頻器和交流伺服電機體積和質(zhì)量較大，需要交流供電，主要用于質(zhì)量大、體積大、負載大的轉(zhuǎn)臺，轉(zhuǎn)臺使用時固定在穩(wěn)定基座上，不便于攜帶和搬運，不適于在野外或者無交流電源的工況下使用。

上述問題的存在，使得單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)向小型化、輕型化、高精度發(fā)展面臨著嚴峻的挑戰(zhàn)。因此，減小伺服控制系統(tǒng)的體積和質(zhì)量，提高調(diào)轉(zhuǎn)、跟蹤和定位精度就成為單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制領(lǐng)域迫切需要解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提供一種基于CAN總線的單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)，解決傳統(tǒng)轉(zhuǎn)臺體積大、質(zhì)量大、不便于攜帶的問題。?

一種基于CAN總線的單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)，包括：PLC控制器、方位驅(qū)動器、方位伺服電機、方位減速機、方位編碼器、俯仰驅(qū)動器、俯仰伺服電機、俯仰減速機和俯仰編碼器，還包括：24V蓄電池、方位負載、俯仰負載、運動指令輸入設(shè)備、CAN2.0B協(xié)議總線、CANopen協(xié)議總線、方位驅(qū)動電纜、俯仰驅(qū)動電纜、供電電纜、方位反饋電纜和俯仰反饋電纜。方位伺服電機與方位減速機通過螺釘連接，方位伺服電機的輸出軸與方位減速機的輸入軸通過平鍵連接，方位減速機的輸出軸與方位負載通過平鍵連接，方位編碼器的輸出軸與方位負載通過平鍵連接并隨方位負載同步旋轉(zhuǎn)。俯仰伺服電機與俯仰減速機通過螺釘連接，俯仰伺服電機的輸出軸與俯仰減速機的輸入軸通過平鍵連接，俯仰減速機的輸出軸與俯仰負載通過平鍵連接，俯仰編碼器的輸出軸與俯仰負載通過平鍵連接并隨俯仰負載同步旋轉(zhuǎn)。24V蓄電池、PLC控制器、方位驅(qū)動器和俯仰驅(qū)動器均置于轉(zhuǎn)臺上并通過螺釘固定。24V蓄電池分別與PLC控制器、方位驅(qū)動器、俯仰驅(qū)動器、方位編碼器、俯仰編碼器以及運動指令輸入設(shè)備通過供電電纜連接，PLC控制器分別與方位驅(qū)動器、俯仰驅(qū)動器以及運動指令輸入設(shè)備通過CAN2.0B協(xié)議電纜連接，PLC控制器分別與方位編碼器和俯仰編碼器通過CANopen協(xié)議電纜連接，方位驅(qū)動器與方位伺服電機通過方位驅(qū)動電纜和方位反饋電纜連接；俯仰驅(qū)動器與俯仰伺服電機通過俯仰驅(qū)動電纜和俯仰反饋電纜連接。

打開24V蓄電池電源開關(guān)，給PLC控制器、方位驅(qū)動器、俯仰驅(qū)動器、方位編碼器、俯仰編碼器供24V直流電。上電后，方位編碼器和俯仰編碼器開始按照CANopen幀格式以f₁的頻率發(fā)送當前轉(zhuǎn)臺的方位角度和俯仰角度到CANopen協(xié)議總線上；PLC控制器按照CAN2.0B幀格式發(fā)送初始化命令到CAN2.0B協(xié)議總線上，方位驅(qū)動器和俯仰驅(qū)動器接收到初始化命令后進行初始化；PLC控制器首先讀取CANopen協(xié)議總線上的方位角度和俯仰角度，然后檢測是否有運動指令到來，當運動指令輸入設(shè)備將運動指令發(fā)送到CAN2.0B協(xié)議總線上時，PLC控制器讀入運動指令。PLC控制器將運動指令與當前方位角度、俯仰角度作差，得到位置誤差指令，將此位置誤差指令作為位置PI控制閉環(huán)的輸入指令，經(jīng)過PI運算，PLC控制器輸出速度指令到CAN2.0B協(xié)議總線上，當方位驅(qū)動器和俯仰驅(qū)動器接收到速度指令后分別通過方位驅(qū)動電纜和俯仰驅(qū)動電纜輸出電壓信號給方位伺服電機和俯仰伺服電機，從而驅(qū)動方位伺服電機和俯仰伺服電機運動；運動過程中，方位驅(qū)動器和俯仰驅(qū)動器分別通過方位反饋電纜和俯仰反饋電纜讀取方位伺服電機和俯仰伺服電機的轉(zhuǎn)速反饋信息，將反饋轉(zhuǎn)速與指令轉(zhuǎn)速的差值作為方位驅(qū)動器和俯仰驅(qū)動器內(nèi)部速度PI控制閉環(huán)的輸入，進行速度PI調(diào)節(jié)。

本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)緊湊、質(zhì)量輕便，功率密度高便于攜帶，易操作的優(yōu)點。具有較強的通訊抗干擾性，利于轉(zhuǎn)臺在復雜的電磁環(huán)境中使用。通過PI閉環(huán)控制實現(xiàn)了轉(zhuǎn)臺調(diào)轉(zhuǎn)速度快、跟蹤穩(wěn)定度高、到位精度高等要求。?

附圖說明

圖1?一種基于CAN總線的單兵轉(zhuǎn)臺伺服控制系統(tǒng)。?