[发明专利]采用电子齿轮的交流伺服控制装置及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及输出信号为脉冲系列的电控制系统领域，具体为一种采用电子齿轮的交流伺服控制装置及其使用方法。

背景技术

编码器是将相对位移量转换成电信号的测量元件，广泛应用于伺服控制。编码器有增量式和绝对式，增量式编码器无法在系统断电时记住断电时刻的位置，在系统重新加电后必须重新寻找原点，因此用于伺服控制不够方便。相比之下，绝对式编码器其原点只需设定一次即可，可以在系统断电时记住断电时刻的位置，在系统重新加电后可以接着断电时的位置继续工作，因此，在类似数控机床高精度伺服控制系统中，现在一般采用高分辨率的绝对式编码器。对整个控制系统来说，如果要实现无误差的闭环控制，就必须要求上位机发出脉冲控制信号后也要接收到由执行单元中编码器反馈的位置信号，然而绝对式编码器只能进行数字通信，不能直接输出脉冲信号，这就限制了绝对式编码器的应用，也限制了数控机床的控制精度。

发明内容

为了克服现有技术的缺陷，提供一种的控制精度高、使用范围广的电控制系统，本发明公开了一种采用电子齿轮的交流伺服控制装置及其使用方法。

本发明通过如下技术方案达到发明目的：

一种采用电子齿轮的交流伺服控制装置，包括上位机控制器、伺服控制器和电机，伺服控制器包括下位机和至少一个绝对式编码器，下位机通过信号线和绝对式编码器连接，上位机控制器通过信号线和伺服控制器连接，伺服控制器通过信号线和电机连接，其特征是：还包括解码板，解码板通过信号线分别连接上位机控制器、伺服控制器和电机，解码板包括电子齿轮分子输入计算模块、电子齿轮分母输入计算模块、位置差值计算模块、比较器模块、余数处理模块、基础时钟模块、累加和寄存器模块、四倍频发生器模块、过零处理模块、正交A/B脉冲正交输出模块和Z相输出模块，

伺服控制器的信号输出端通过信号线分别连接电子齿轮分子输入计算模块、电子齿轮分母输入计算模块和位置差值计算模块这三个模块的信号输入端，电子齿轮分子输入计算模块的信号输出端通过信号线分别连接位置差值计算模块和余数处理模块这两个模块的信号输入端，电子齿轮分母输入计算模块的信号输出端通过信号线分别连接比较器模块和余数处理模块这两个模块的信号输入端，累加和寄存器模块的信号输入端通过信号线分别连接位置差值计算模块、比较器模块、余数处理模块和基础时钟模块这四个模块的信号输出端，累加和寄存器模块的信号输出端通过信号线分别连接四倍频发生器模块和过零处理模块这两个模块的信号输入端，位置差值计算模块的信号输出端通过信号线和四倍频发生器模块的信号输入端连接，四倍频发生器模块的信号输出端通过信号线和正交A/B脉冲正交输出模块的信号输入端连接，过零处理模块的信号输出端通过信号线和Z相输出模块的信号输入端连接。

所述的采用电子齿轮的交流伺服控制装置，其特征是：上位机控制器采用微机或单片机，下位机采用可编程控制器。

一种采用电子齿轮的交流伺服控制装置的使用方法，按如下步骤依次进行：

通过伺服控制器的下位机输入设定的电子齿轮的分子和分母数值，即输入电子齿轮的传动比，伺服控制器通过绝对式编码器采集电机的位置信息；

伺服控制器将电子齿轮的分子数值、电子齿轮的分母数值和电机的位置信息输入解码板，其中，电子齿轮的分子数值输入电子齿轮分子输入计算模块，电子齿轮的分母数值输入电子齿轮分母输入计算模块，电机的位置信息输入位置差值计算模块；

电子齿轮分子输入计算模块把电子齿轮的分子数值输入位置差值计算模块和余数处理模块，位置差值计算模块用于对绝对式编码器采集获得的电机绝对位置的差值计算，位置差值计算模块计算绝对式编码器在两次采集间隔期内电机的位置差值，再把此位置差值输入累加和寄存器模块，此位置差值对应A/B信号所需要输出的脉冲数值；

电子齿轮分母输入计算模块把电子齿轮的分母数值输入比较器模块和余数处理模块，比较器模块用于设定电子齿轮传动比的比较门限，当电子齿轮的分子和分母数值改变即电子齿轮的传动比改变后，比较器模块产生A/B信号改变后的比较门限，再把此比较门限输入累加和寄存器模块；

累加和寄存器模块把电机的位置差值做累加计算，并把计算后获得的累加和与比较门限做比较，如累加和大于比较门限则累加和寄存器模块把累加和输入四倍频发生器模块和过零处理模块，如累加和小于比较门限则累加和寄存器模块不输出信号，余数处理模块用于处理累加和寄存器模块做除法运算时分子分母不整除时的余数反馈，基础时钟模块用于提供累加和寄存器模块的基础时钟频率；