[發(fā)明專利]基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310364499.3
• 申請(qǐng)日: 2023-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN116643531A
• 公開（公告）日: 2023-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李玉寶
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 無(wú)錫麥德瑞光電科技有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/05
• 分類號(hào): G05B19/05
• 代理公司: 北京挺立專利事務(wù)所(普通合伙) 11265
• 代理人: 高福勇

1.一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：PLC控制器(1)、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)、電機(jī)(3)和編碼器(4)，其特征在于，所述PLC控制器(1)電性連接有變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)，所述變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)電性連接有電機(jī)(3)，所述電機(jī)(3)的輸出端通過(guò)編碼器(4)與PLC控制器(1)相連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制器(1)、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)和電機(jī)(3)之間構(gòu)成串聯(lián)結(jié)構(gòu)，且變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)程序設(shè)置為編碼器(4)控制，并且變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)程序與編碼器(4)系統(tǒng)參數(shù)相匹配。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述PLC控制器(1)、變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)和電機(jī)(3)之間采用自動(dòng)化NetLinx開放網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，且兼容了所有源/目的地模式所具備的通訊能力，同時(shí)具備更高的數(shù)據(jù)傳輸效率，因此它能有效地控制、組態(tài)、采集信息和數(shù)據(jù)。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)的PID控制主要包括速度閉環(huán)、角度閉環(huán)和換相角相位延遲調(diào)節(jié)閉環(huán)，且電機(jī)(3)的其反饋量為前一次編碼器(4)采樣到的輸出量，與給定的量進(jìn)行比較，經(jīng)過(guò)PID調(diào)節(jié)算法，具體如下列公式⑥：

式⑥中：KP是比例系數(shù)；Kt；是積分系數(shù)；Kd是微分系數(shù)；Zc和Zk-1是第k、k-1采樣時(shí)刻輸人的偏差值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)(3)的輸出端與編碼器(4)中心孔進(jìn)行柔性機(jī)械連接，且電機(jī)(3)的輸出端每轉(zhuǎn)動(dòng)1圈編碼器(4)就會(huì)提供1024個(gè)脈沖反饋。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)(3)同一時(shí)刻只有兩個(gè)繞組通電，電機(jī)(3)工作時(shí)，有如下關(guān)系式①：

式①中：U_a是母線電壓；R_a是電流檢測(cè)電阻；i是通電繞組中電流；e是通電繞組中的感應(yīng)電勢(shì)；

反電勢(shì)有如下關(guān)系式②：

e＝2pNFτB_mΩ?②

式②中：p是電機(jī)極對(duì)數(shù)；N是電機(jī)繞組匝數(shù)；F是導(dǎo)體有效長(zhǎng)度；τ是電機(jī)的極距；B_m是轉(zhuǎn)子水磁體氣縫磁密分布的最大值；Ω是電機(jī)轉(zhuǎn)速；

將式①代入式②并簡(jiǎn)化，如下列公式③：

式③中：r_a是繞組線電阻與電流檢測(cè)電阻的差，r_a＝2R-R；k₁是反電勢(shì)系數(shù)，k₁＝2pNFτB_mΩ，Ω是電機(jī)轉(zhuǎn)速；

將式③中電流i用角速度表示，得到公式④：

式④中：Kr是電機(jī)(3)轉(zhuǎn)矩系數(shù)；J是轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；B、是黏滯摩擦系數(shù)；T、是電機(jī)(3)轉(zhuǎn)負(fù)載。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述電機(jī)(3)、編碼器(4)與變頻驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)(2)之間采用反電勢(shì)過(guò)零點(diǎn)檢測(cè)法，且通過(guò)檢測(cè)不同電相繞組中的反電動(dòng)勢(shì)電壓過(guò)零點(diǎn)，在過(guò)零點(diǎn)處延遲30°角，即可得到電機(jī)(3)換相。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器(4)采用增量型雙通道旋轉(zhuǎn)型編碼器，其主要技術(shù)參數(shù)如下：工作電壓為12VDC(由變頻器提供)，分辨率為1024P/R，輸出電壓為9VDC，輸出相為A/B雙通道(A、A-，B、B-)。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述到編碼器(4)的A/B雙通道輸出脈沖之間的相位差為90°[T/4，T＝A(B)相的一個(gè)周期]，且編碼器(4)脈沖波形為方波。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于重載型編碼器的重載閉環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，其特征在于，所述編碼器(4)內(nèi)部信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)一般采用光電檢測(cè)系統(tǒng)，且檢測(cè)透光板一般采用厚度小于0.05mm的合金薄板。