[發(fā)明專利]一種基于新型原理的新型伺服驅(qū)控裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710574083.9
• 申請(qǐng)日: 2017-07-14
• 公開（公告）號(hào): CN107463125A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王飚;朱清川;程琦;茹鋒;王勇;郭雅麗;汪玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 長(zhǎng)安大學(xué)
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 西安西達(dá)專利代理有限責(zé)任公司61202
• 代理人: 第五思軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于先進(jìn)制造技術(shù)設(shè)備領(lǐng)域，具體涉及一種基于新型原理的新型伺服驅(qū)控裝置。

背景技術(shù)

精度是伺服控制系統(tǒng)品質(zhì)的重要指標(biāo)之一，提高伺服控制系統(tǒng)精度一直是自控理論和控制工程研究的熱點(diǎn)課題。現(xiàn)行伺服控制策略中，解決這一問(wèn)題較好、較普遍的方法是采用基于前饋—反饋模式的復(fù)合控制。而前饋—反饋控制為核心的伺服控制方法對(duì)系統(tǒng)有嚴(yán)格要求，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)眾多，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)高精度伺服控制的前提是要求系統(tǒng)干擾可測(cè)且系統(tǒng)模型可知，針對(duì)隨機(jī)干擾不可測(cè)、系統(tǒng)模型不可知或系統(tǒng)存在非線性時(shí)，這一方法就很難保證高精度要求。另外，由于反饋系統(tǒng)穩(wěn)定性條件的限制，調(diào)頻帶寬與高精度難以同時(shí)滿足，存在著相互制約、相互矛盾的關(guān)系，這種模式難以從數(shù)量級(jí)上使伺服系統(tǒng)跟蹤精度得到大范圍提升，成為技術(shù)上的“瓶頸”。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有伺服控制系統(tǒng)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于新型原理的新型伺服驅(qū)控裝置，具有工程實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、輸入帶寬大、跟蹤精度高的特點(diǎn)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種基于新型原理的新型伺服驅(qū)控裝置，包括有DSP處理器、FPGA處理器和上位機(jī)； DSP處理器的輸入端設(shè)有UART通信接口一；DSP處理器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)總線與FPGA 系統(tǒng)中的邏輯處理器相連；邏輯處理器通過(guò)三相逆變器與電機(jī)相連；電機(jī)的測(cè)速端通過(guò)光電測(cè)速器與上位機(jī)中的單片機(jī)PT7接口相連，單片機(jī)的RS232通訊接口一與觸摸屏的RS232通訊接口二相連，單片機(jī)的UART通信接口二與UART通信接口一相連。

所述的單片機(jī)的型號(hào)采用MC9S12XDT256。

所述的觸摸屏型號(hào)采用采用MT6070iH2。

所述的DSP處理器的型號(hào)采用TMS320F2812。

所述的電機(jī)還與目標(biāo)跟蹤C(jī)CD相連。

所述的觸摸屏還與設(shè)有參數(shù)輸入口、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、運(yùn)行狀態(tài)顯示窗口。

本發(fā)明的有益效果是：

對(duì)多通道迭代結(jié)構(gòu)的伺服系統(tǒng)模型進(jìn)行抗干擾能力研究和系統(tǒng)帶寬測(cè)試綜合分析；設(shè)計(jì)了DSP + FPGA +上位機(jī)的新型伺服控制系統(tǒng)樣機(jī)。 DSP處理器內(nèi)嵌伺服控制算法，接收上位機(jī)控制信號(hào)，解析控制指令；FPGA 系統(tǒng)解析 DSP處理器處理后給出的參考電壓做邏輯處理產(chǎn)生對(duì)應(yīng)多通道 PWM 波，經(jīng)三相逆變器實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制；上位機(jī)通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)特征參數(shù)輸入和運(yùn)行狀態(tài)信息顯示以及控制命令的發(fā)送，其結(jié)構(gòu)見圖2。

通過(guò)仿真實(shí)驗(yàn)，本發(fā)明是有效可行的，系統(tǒng)能夠快速跟隨給定輸入實(shí)現(xiàn)高精度快速跟蹤。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的多通道迭代控制過(guò)程示意圖。

圖2是本發(fā)明的總體結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

參見圖2，一種基于新型原理的新型伺服驅(qū)控裝置，包括有DSP處理器1、FPGA處理器2和上位機(jī)3；其特征在于，DSP處理器的輸入端設(shè)有UART通信接口一4；DSP處理器的輸出端通過(guò)數(shù)據(jù)總線5與FPGA 系統(tǒng)中的邏輯處理器6相連；邏輯處理器通過(guò)三相逆變器7與電機(jī)8相連；電機(jī)的測(cè)速端通過(guò)光電測(cè)速器9與上位機(jī)中的單片機(jī)PT7接口10相連，單片機(jī)14的RS232通訊接口一11與觸摸屏12的RS232通訊接口二相連，單片機(jī)的UART通信接口二13與UART通信接口一16相連。

所述的單片機(jī)的型號(hào)采用MC9S12XDT256。

所述的觸摸屏型號(hào)采用采用MT6070iH2。

所述的DSP處理器的型號(hào)采用TMS320F2812。

所述的電機(jī)還與目標(biāo)跟蹤C(jī)CD相連。

所述的觸摸屏12還與設(shè)有參數(shù)輸入口17、啟動(dòng)按鈕18、停止按鈕19、運(yùn)行狀態(tài)顯示窗口20。

DSP處理器內(nèi)嵌伺服控制算法，接收上位機(jī)控制信號(hào)，解析控制指令； FPGA 系統(tǒng)解析 DSP處理器處理后給出的參考電壓做邏輯處理產(chǎn)生對(duì)應(yīng) PWM 波，經(jīng)三相逆變器實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制；上位機(jī)通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)電機(jī)特征參數(shù)輸入和運(yùn)行狀態(tài)信息顯示以及控制命令的發(fā)送。

所述的伺服控制算法是基于系統(tǒng)偏差泰勒展開式所形成的多通道迭代結(jié)構(gòu)的實(shí)現(xiàn)，即用泰勒展開的多項(xiàng)式相加迭代值逼近系統(tǒng)偏差，使得多項(xiàng)式中每項(xiàng)對(duì)應(yīng)于多通道迭代結(jié)構(gòu)中的各通道，即多項(xiàng)式的項(xiàng)數(shù)等于通道數(shù)，如此便可將系統(tǒng)偏差在多個(gè)通道中得到補(bǔ)償，最終使迭代輸出值嚴(yán)格逼近系統(tǒng)給定量，從而實(shí)現(xiàn)高精度伺服跟蹤。