[发明专利]一种电液位置伺服控制系统

说明书

一种电液位置伺服控制系统，采用PC机+DSP为主控制器，NNC自学习、自适应对PID参数自整定的控制算法，以满足在非线性、参数时变性、不确定性条件下，对机械手电液位置伺服系统进行高精度和快速响应的控制要求。该系统由于具有自学习和实时调整PID参数的能力，使系统很快收敛于位置稳态值，同时对参数时变表现出良好的鲁棒性，很好地解决了液压系统的非线性和参数时变问题，具有良好的定位精度和伺服跟踪性能。

技术领域

本发明涉及一种电液位置伺服控制系统，适用于机械领域。

背景技术

在汽车制造过程中，大量应用电液位置伺服式机械手(焊装、喷漆)、机床(冲、压)以及其他加工装置。电液位置伺服系统具有功率大、响应快、精度高的特点，这就要求控制系统不仅有良好的定位精度，而且要有好的伺服跟踪性能，因此是控制领域中的一个重要组成部分。电液位置伺服控制系统的典型特征是非线性、不确定性、时变性、外界干扰和交叉耦合干扰等，系统精确的数学模型不易建立。因此，对电液系统的控制一直是一个复杂控制系统问题。

常规PID控制器具有结构简单、参数意义明确、控制的动态和静态特性优良等特点。人工神经网络(NNC)具有信息综合、学习记忆和自适应能力、逼近任意非线性函数的能力，可以处理那此难以用模型和规则描述的过程，但也存在局部最小点，不易达到最优控制。

发明内容

本发明提出了一种基于DSP NNC-PID的电液位置伺服控制系统，采用PC机+DSP为主控制器，NNC自学习、自适应对PID参数自整定的控制算法，以满足在非线性、参数时变性、不确定性条件下，对机械手电液位置伺服系统进行高精度和快速响应的控制要求。

本发明所采用的技术方案是：

所述控制系统以DSP为核心、由喷漆机械手第一关节、位置传感器、12位A/D转换器和D/A转换器、信号调理电路和输出放大驱动电路以及上位机PC等组成，实现定位和伺服跟踪控制。

所述控制系统采用了PC+DSP的控制方案，其中PC机主要用来显示控制界面，调节各控制参数，实时显示各相关信号。而DSP则完成低层的控制功能，通过A/D转换器采集各路信号，经过一定的算法处理后，由D/A口输出，以及通过I/O口、光电隔离驱动放大电路来控制各电磁阀的开关。同时通过通信，向PC机发送采集来的信号，并接收PC机的起动、停止等指令以及各控制参数。

所述I/O板主要用来驱动各电磁阀，驱动电流可达数安培，电磁噪声较大，各继电器的开关会产生较强电磁干扰，开关的电流冲击及电压峰值较大，这会影响DSP的运行。因此与DSP主板分开布线制板。I/O板设计中采用74LS244作为驱动元件，TLP521作为光电隔离和继电器来驱动外负载。在PCB布线时，有大电流通过的导线适当加粗，该板可驱动8路(可扩展至16路)的电磁阀。

所述控制系统的软件设计主要分为两部分，使用Labview编写的PC机程序和用C语言编写的DSP程序，其中PC机的程序用来显示和处理DSP发送来的数据，并向DSP发送指令及调节参数。

所述DSP的系统软件设计是在CCS2000的开发系统下采用C语言设计和编写，采用自顶向下的设计思路，按功能划分软件模块，主要由初始化模块、故障诊断、USB通信模块、机械手NNC控制学习模块和机械手NNC-PID控制模块等组成。

本发明的有益效果是：该系统由于具有自学习和实时调整PID参数的能力，使系统很快收敛于位置稳态值，同时对参数时变表现出良好的鲁棒性，很好地解决了液压系统的非线性和参数时变问题，具有良好的定位精度和伺服跟踪性能。

附图说明

图1是本发明的电液位置伺服控制系统组成图。

图2是本发明的DSP控制系统原理图。

图3是本发明的系统软件结构图。

具体实施方式