[发明专利]速度和位置间可在线切换的直流电机控制系统及切换方法

说明书

技术领域

本发明属于一种直流电机控制系统，特别涉及一种既可控制直流电机速度也可控制直流电机位置的控制系统及两者之间可以在线平稳切换的方法。

背景技术

目前，公知的直流电机速度控制或位置控制需要两套不同的控制系统，两套控制系统在线时是不能相互切换的。同一台直流电机，如果初始运行在速度控制状态，想要转换成位置控制状态，则首先应该停车，将电机和它所带的负载从速度控制系统转接到位置控制系统，再重新启动，然后进行位置控制。如果初始运行在位置控制状态，也要经过上述过程的停车和重新启动，才能转换成速度控制状态。

如果采用现有的切换开关对两套不同的控制系统进行在线强行切换，则对所要控制的位置会产生强烈冲击，最终控制系统根本无法正常工作。 

发明内容

技术问题  为了克服现有直流电机速度控制或位置控制需要两套不同的控制系统，而且两套控制系统无法在线相互切换这一问题，本发明提供一种速度和位置间可在线切换的直流电机控制系统及切换方法，该控制系统，不仅能对直流电机进行速度控制，而且也能对直流电机进行位置控制。此外，速度控制和位置控制还可在线相互切换，在线切换不会对运行中所要控制的位置产生任何冲击。因此，根据生产实际运行需要，可以随时对直流电机两种不同的被控变量进行控制。

技术方案  为解决上述技术问题，本发明的控制系统包括内环、外环和切换环三个闭合环，所述内环包含内环比较器、内环控制器、驱动器、直流电机和速度检测传感器，所述这些部件信号顺时针方向按序环形连接，内环比较器还通过一个内环切换开关连接到速度指令信号发生器；所述外环包含外环比较器、外环切换开关、外环控制器、内环切换开关、内环比较器、内环控制器、驱动器、直流电机和位置检测传感器，所述这些部件信号顺时针方向按序环形连接，外环比较器还连接到位置指令信号发生器；所述切换环包含切换比较器、外环切换开关、外环控制器和内环切换开关，所述这些部件信号逆时针方向按序环形连接，切换比较器还连接到速度指令信号发生器。所述内环控制器和外环控制器均由积分环节、积分系数环节、反馈系数环节和比较环节组成。其中，积分环节和积分系数环节顺序串联连接后输送到比较环节输入端，而反馈系数环节输送到比较环节的另一输入端。

单独由内环对直流电机进行速度控制，内环和外环嵌套结合对直流电机进行位置控制，切换环确保直流电机速度控制在线切换成位置控制时能够平稳过渡。

位置控制时内环和外环同时工作，原来用作速度控制的内环成为位置控制的一部分。当直流电机速度控制在线切换成位置控制时，如果不采取有效措施，内环的输入指令信号会突然改变，位置控制的输出将会发生突然冲击，造成整个控制系统不能正常工作。因此，所述控制系统中的切换环在直流电机速度控制时闭环进行工作，使内环切换开关的速度档和位置档信号随时保持相等，确保内环输入指令信号在切换时保持不变，使直流电机速度控制在线切换成位置控制时能够平稳过渡。当直流电机位置控制切换成速度控制时，速度控制只有内环进行工作，内环输入指令信号完全取决于速度指令信号，速度控制的输出不存在突然冲击的问题，位置控制时无需切换环工作。

因此，本发明中的切换环为直流电机速度控制和位置控制提供一种在线切换方法。它包括下列步骤：将内环切换开关和外环切换开关在线同步切换到速度档时，单独由内环对直流电机的速度进行控制，与此同时，切换环闭环进行工作；将内环切换开关和外环切换开关在线同步切换到位置档时，内环和外环嵌套结合对直流电机的位置进行控制，此时切换环开环不工作。

有益效果  本发明的有益效果是：

1、同一套控制系统既可以对直流电机进行速度控制，也可对直流电机进行位置控制，进而可以分别控制直流电机所带机械负载的转速或位置。

2、直流电机速度控制和位置控制在线切换时能够平稳过渡，即电机运行时可根据生产实际需要随时更换被控机械变量，在线切换时不会对输出位置造成冲击。

附图说明

图1是可在速度和位置间在线切换的直流电机控制系统及切换方法原理框图。

图2是可在速度和位置间在线切换的直流电机控制系统及切换方法结构方块图。

具体实施方式

下面结合附图详细叙述本发明的具体实施方案，图1是可在速度和位置间在线切换的直流电机控制系统及切换方法原理框图。