[实用新型]一种用于伺服电机高精度位置控制系统

说明书

技术领域

    本实用新型涉及一种用于伺服电机高精度位置控制系统，属于高精度伺服电机位置控制领域。

背景技术

现代高精度数控机床对伺服系统的要求越来越高。高性能伺服电动机、伺服驱动器、控制器，及高性能位置和速度传感器等都是伺服系统不可缺少的组成部分。其控制系统的稳定性、可靠性以及位置实时反馈电路的品质关系整个伺服电机位置控制的精度，特别是在横机编制行业中，机头的频繁换向。近年来伺服电机位置控制的发展迅速，位置控制精度高，但是在用传感器实时采集伺服电机位置并反馈到控制器的技术还不精确，系统稳定性和可靠性得不到保证。

实用新型内容

    本实用新型的目的在于提供了一种用于伺服电机高精度位置控制系统，本实用新型解决了现有技术的换向丢失脉冲计数的难题，有效的提高了系统的稳定性。其通信接口实现了与FPGA的通信，送去计数值和速度值，从而实现对伺服控制系统的闭环控制。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种用于伺服电机高精度位置控制系统，包括DSP芯片，所述的DSP芯片通过信号线与伺服驱动器相连，所述的伺服驱动器通过线路与伺服电机相连；所述的伺服电机与正交编码器同轴相连；所述的正交编码器通过高速光耦与FPGA芯片相连，所述的FPGA芯片通过总线与DSP芯片相连。DSP芯片根据上位机要求控制内部模块发送脉冲给伺服驱动器使伺服电机运行到相应的位置，正交编码器跟随伺服电机同轴转动产生正交编码，正交编码经过高速光耦送到FPGA芯片内，经过FPGA芯片内部逻辑处理得到伺服电机的实际位置和速度信号，然后通过总线把得到的位置和速度信号送到DSP芯片后与之前要求的位置进行对比，得出偏差值，然后进行补偿实现伺服电机的闭环控制，从而提高了伺服电机的位置控制精度。    

    本实用新型的有益效果是：本实用新型在配置控制系统前，明确伺服电机组数量，再根据所选伺服电机数量配置位置和速度采集模块接口数量，从而很好的发挥了FPGA灵活配置接口的能力，有效提高了系统的配置灵活度。本实用新型解决了现有技术的换向丢失脉冲计数的难题，有效的提高了系统的稳定性。其通信接口实现了与FPGA的通信，送去计数值和速度值，从而实现对伺服控制系统的闭环控制。应用于伺服电机的控制，尤其是其中的编码计数，克服了计数不稳定变向时出现漏计数问题，可以有效提高稳定性和抗干扰性。

附图说明

    图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的整体结构框图；    

图3是本实用新型中编码器正转时相应的A、B两相脉冲状态示意图；

图4是本实用新型中编码器反转时相应的A、B两相脉冲状态示意图；

    图5是本实用新型中鉴相、倍频、计数仿真后的波形图。

具体实施方式

实施例1

本实施例的一种用于伺服电机高精度位置控制系统，如图1所示，包括DSP芯片1，所述的DSP芯片1通过信号线与伺服驱动器2相连，所述的伺服驱动器2通过线路与伺服电机3相连；所述的伺服电机3与正交编码器4同轴相连；所述的正交编码器4通过高速光耦5与FPGA芯片6相连，所述的FPGA芯片6通过总线与DSP芯片1相连。其中DSP芯片1采用TI公司的TMS实现复杂算法控制，是整个控制系统的核心。FPGA芯片6型号为Altera公司的cyclon系列，FPGA作为一个功能模块，主要负责采集正交编码器脉冲信号，得到计数值，在通过总线把得到的计数值送到DSP芯片1中，因为DSP芯片1只有两路QEP模块，所以只能采集到两路信号，也就是只能控制两路电机，现在很多行业中应用到的电机少则八九路，多则十六路，所以单个DSP芯片1的QEP模块根本满足不了目前应用需求，特别是在纺织行业中和机器手臂这些应用场合，所以应用FPGA芯片6把QEP模块的功能实现是非常有必要的，而且FPGA芯片6管脚多，配置方便，所以特别适合做这项功能。