[发明专利]一种工业缝纫机精确定位系统及其工作方法

权利要求书

1.一种工业缝纫机精确定位系统，包括控制器（DSP）、伺服电机（PMSM）、踏板指令器、上停针位监测器、功率电路，所述的伺服电机（PMSM）上设有用于测速的光电编码器，所述的踏板指令器、上停针位监测器、光电编码器与控制器（DSP）相连，所述的控制器（DSP）通过功率电路与伺服电机（PMSM）相连，所述的功率电路包括六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6）组成的桥堆电路，其中三个开关管（Q1、Q3、Q5）组成上桥臂，另三个开关管（Q2、Q4、Q6）组成下桥臂，桥臂的输入端与直流电源直接相连，桥臂的三路输出端与伺服电机（PMSM）的三相A、B、C相连，六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6）的控制端分别与控制器（DSP）输出的六路PWM控制信号直接相连，其特征在于：所述的控制器（DSP）包括：

反拖快速刹车模块，用于当踏板指令器发出的信号有效时，且伺服电机（PMSM）在高速运转过程中时，经功率电路给伺服电机（PMSM）一个逐渐增大的反拖力矩；

速度调节模块，用于根据光电编码器获得的伺服电机（PMSM）转速，调节PWM占空比，使电机速度按设定转速稳定运行；

前馈力矩模块，用于当控制器（DSP）接受到缝纫机处于上停针位信息时，且伺服电机（PMSM）速度在设定范围内，通过功率电路给伺服电机（PMSM）一个前向拖动的前馈力矩；

三相短接可控停车模块：用于当缝纫机位于停针点附近时，经输出模块，关断上桥臂的三个开关管（Q1、Q3、Q5），开通下桥臂的三个开关管（Q2、Q4、Q6），使三相下桥直通，伺服电机（PMSM）的三相A、B、C短路，给伺服电机（PMSM）一个平稳制动力矩。

2.根据权利要求1所述的一种工业缝纫机精确定位系统，其特征在于：所述的控制器（DSP）还包括位置补偿模块，用于在停车时，缝纫机机头未达到或超过目标点时，输出六路为互补耦合式的PWM信号驱动六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），输出正向或反向拖动力矩，使伺服电机（PMSM）正向或反向运转，带动缝纫机机头到停针位附近。

3.采用权利要求1或2所述的一种工业缝纫机精确定位系统的工作方法，其特征在于它包括以下步骤：

a、在伺服电机（PMSM）高速运转过程中，当踏板信号提供的停车信号有效时，控制器（DSP）输出六路PWM控制信号分别给功率电路的六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），采用反拖制动的方式降低伺服电机（PMSM）的转速，控制器（DSP）通过光电编码器采集伺服电机（PMSM）转速，根据测得的转速值，通过输出PWM占空比值从0逐渐增加到一定值，控制六路开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），给伺服电机（PMSM）一个逐渐增大的反拖力矩；

b、控制器（DSP）经过光电编码器不断对伺服电机（PMSM）的转速采样，根据转速不断调整PWM的占空比，使伺服电机（PMSM）速度稳定在设定的范围；

c、当电机获得上停针位监测器信号时，控制器（DSP）从收到停针位信号开始到剪线结束的过程中，通过给伺服电机（PMSM）一个较大的前向拖动的前馈力矩，实现对于缝纫机负载突变的抑制；

d、当缝纫机机头位于停针点附近，采用三相短路进行制动，控制器（DSP）输出六路PWM驱动六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），关断上桥臂的三个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），开通下桥臂的三个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），使三相下桥直通，伺服电机（PMSM）的三相A、B、C短路，给伺服电机（PMSM）一个平稳制动力矩；

e、当缝纫机机头未达到或超过目标点时，输出六路为互补耦合式的PWM信号驱动六个开关管（Q1、Q2、Q3、Q4、Q5、Q6），输出正向或反向拖动力矩，使伺服电机（PMSM）正向或反向运转，带动缝纫机机头到停针位附近。

4.根据权利要求3所述的一种工业缝纫机精确定位系统的工作方法，其特征在于：伺服电机（PMSM）转速分段调节采用PI调节，控制器（DSP）将转速分为多段，计算出PWM的占空比，PI调速公式为：                                                ；其中M(K) :控制器（DSP）输出信号，Kp为控制系统比例增益，Ki为控制系统积分增益，e(K)为当前误差，e(K-1)为上一次的误差，在不同速度段对应相应的Kp和Ki。