機電伺服系統的位置控制裝置及位置控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及伺服控制技術領域，特別涉及一種機電伺服系統的位置控制裝置及位置控制方法。
【背景技術】
[0002]在伺服控制系統中，位置反饋信號作為系統關鍵信號，在系統閉環控制中起著至關重要的作用，其信號的品質直接影響到伺服系統的性能。
[0003]目前伺服系統位置反饋實現方法，采用較多的是位移傳感器或電位計，這種測試方法首先生成的是模擬信號，在伺服系統中，功率電壓高達幾十、上百伏，電磁環境惡劣，位置信號易受干擾，信噪比差，精度相對較低。
【發明內容】
[0004](一 )要解決的技術問題
[0005]本發明目的在于提供一種精度高、抗干擾能力強、可靠性高的機電伺服系統的位置控制裝置及位置控制方法。
[0006]( 二 )技術方案
[0007]為了實現上述目的，本發明提供了一種機電伺服系統的位置控制裝置，所述機電伺服系統包括機電作動器以及控制驅動器，所述控制驅動器控制所述機電作動器動作，所述機電作動器包括電機及傳動機構，其特征在于，所述位置控制裝置包括:旋轉變壓器、旋變解碼電路、位移傳感器及變換電路、A/D變換電路以及DSP處理電路，其中，所述旋轉變壓器安裝在電機的端部，其與所述電機同軸旋轉，用于檢測所述電機的當前位置；所述旋變解碼電路用于生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號；所述位移傳感器及變換電路用于采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，其中，所述位移傳感器安裝在所述機電作動器側壁，通過所述變換電路輸出位置模擬信號；所述A/D變換電路用于將所述位置模擬信號轉換成第二位置數字信號并傳送給所述DSP處理電路；所述DSP處理電路用于采集數字編碼值和位置模擬信號。
[0008]優選地，所述旋變解碼電路生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號，具體包括:采集所述電機旋轉第一圈內的所述旋轉變壓器的碼值，并將其轉換為O?I之間的圈數，整圈數的初始值結合所述第二位置數字信號確定，之后所述電機每正向旋轉一圈，所述圈數加1，所述電機每反向旋轉一圈，所述圈數減1，所述電機旋轉帶動所述機電作動器伸縮，從而根據所述電機旋轉的圈數計算所述機電作動器的伸縮量，即獲得所述機電作動器的第一位置數字信號。
[0009]優選地，所述位移傳感器及變換電路采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，具體包括:系統初始化時，多次采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，進行濾波后得到所述機電作動器的位置初始值，所述位置初始值與由所述旋轉變壓器及所述旋變解碼電路獲取的第一位置信號結合進行位置尋零控制。
[0010]優選地，所述DSP處理電路根據所述第一位置數字信號和所述第二位置數字信號確定所述機電作動器的位置，具體包括:根據所述第一位置數字信號和系統初始化時得到的所述第二位置數字信號及變化率確定所述機電作動器的位置。
[0011]本發明還提供了一種使用上述機電伺服系統的位置控制裝置進行位置控制的方法，包括:所述旋轉變壓器與所述電機同軸旋轉，檢測所述電機的當前位置；所述旋變解碼電路生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號；所述DSP處理電路至少根據所述第一位置數字信號確定所述機電作動器的位置。
[0012]優選地，所述旋變解碼電路生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號，具體包括:采集所述電機旋轉第一圈內的所述旋轉變壓器的碼值，并將其轉換為O?I之間的圈數，整圈數的初始值結合所述第二位置數字信號確定，之后所述電機每正向旋轉一圈，所述圈數加1，所述電機每反向旋轉一圈，所述圈數減1，所述電機旋轉帶動所述機電作動器伸縮，從而根據所述電機旋轉的圈數計算所述機電作動器的伸縮量，即獲得所述機電作動器的第一位置數字信號。
[0013]優選地，還包括:所述位移傳感器及變換電路采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號；所述A/D變換電路將所述位置模擬信號轉換成第二位置數字信號并傳送給所述DSP處理電路；所述DSP處理電路根據所述第一位置數字信號和所述第二位置數字信號確定所述機電作動器的位置。
[0014]優選地，所述位移傳感器及變換電路采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，具體包括:系統初始化時，采集N次所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，進行濾波后得到所述機電作動器的位置初始值，并將所述位置初始值提供給所述A/D變換電路，所述位置初始值與由所述旋轉變壓器及所述旋變解碼電路獲取的第一位置信號結合進行位置尋零控制。
[0015]優選地，所述DSP處理電路根據所述第一位置數字信號和所述第二位置數字信號確定所述機電作動器的位置，具體包括:根據所述第一位置數字信號和系統初始化時得到的所述第二位置數字信號以及變化率確定所述機電作動器的位置。
[0016](三)有益效果
[0017]本發明采用基于旋轉變壓器數字測量的機電伺服系統的位置控制裝置及位置控制方法，提高了伺服系統位置反饋信號的精度，提高了系統的抗干擾能力。
【附圖說明】
[0018]下面參照附圖并結合實例來進一步描述本發明。其中:
[0019]圖1示出了本發明的機電伺服系統的位置控制裝置的結構示意圖；
[0020]圖2示出了本發明的伺服系統的位置控制方法的流程示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0022]如圖1所示，根據本發明提供了一種機電伺服系統的位置控制裝置。
[0023]其中，所述機電伺服系統包括機電作動器以及控制驅動器，控制驅動器控制機電作動器動作，機電作動器包括電機及傳動機構，傳動機構包括齒輪減速器、滾珠絲桿以及伸縮機構。具體使用時，控制驅動器發出控制信號驅動電機旋轉，電機通過齒輪減速器、滾珠絲桿將旋轉運動變為直線運動，帶動伸縮機構進行伸縮運動。
[0024]根據本發明提供的實施例，所述位置控制裝置包括:旋轉變壓器、旋變解碼電路、位移傳感器及變換電路、A/D變換電路以及DSP處理電路。
[0025]其中，所述旋轉變壓器安裝在所述電機的端部，其與所述電機同軸旋轉，用于檢測所述電機的當前位置。
[0026]其中，所述旋變解碼電路用于生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號。
[0027]其中，所述位移傳感器及變換電路用于采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，其中，所述位移傳感器安裝在所述機電作動器側壁，通過所述變換電路輸出位置模擬信號。
[0028]其中，所述A/D變換電路用于將所述位置模擬信號轉換成第二位置數字信號并傳送給所述DSP處理電路。
[0029]其中，所述DSP處理電路用于采集數字編碼值和位置模擬信號。
[0030]根據本發明提供的實施例，所述旋變解碼電路生成所述電機當前位置的數字編碼值，所述數字編碼值用于生成機電作動器的第一位置數字信號，具體包括:
[0031]采集所述電機旋轉第一圈內的所述旋轉變壓器的碼值，并將其轉換為O?I之間的圈數，整圈數的初始值結合所述第二位置數字信號確定，之后所述電機每正向旋轉一圈，所述圈數加1，所述電機每反向旋轉一圈，所述圈數減1，所述電機旋轉帶動所述機電作動器伸縮，從而根據所述電機旋轉的圈數計算所述機電作動器的伸縮量，即獲得所述機電作動器的第一位置數字信號。
[0032]根據本發明提供的實施例，通過所述旋轉變壓器及解碼電路采集所述電機旋轉第一圈內的位置數據，所述旋轉變壓器解碼電路精度例如為14位，所述伺服系統初始化時所述伺服驅動器采集所述旋轉變壓器的碼值，即得到一個O?16383之間的任意值，該值可轉換為O?I之間的圈數，之后隨著指令所述電機進行旋轉，所述電機每旋轉一圈，所述旋轉變壓器圈數加/減1，所述電機旋轉帶動所述機電作動器伸縮，可由所述電機的旋轉量計算出所述機電作動器的伸縮量，即可以得到所述機電作動器的一個位置值。
[0033]根據本發明提供的實施例，所述位移傳感器及變換電路采集所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，具體包括:
[0034]系統初始化時，采集N次所述機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，進行濾波后得到所述機電作動器的位置初始值，所述位置初始值與由所述旋轉變壓器及所述旋變解碼電路獲取的第一位置信號結合進行位置尋零控制。
[0035]根據本發明提供的實施例，在伺服系統初始化時通過位移傳感器及變換電路采集(例如，可以采集10次)機電作動器的位置數據并生成位置模擬信號，進行軟件濾波后得到所述機電作動器的位置初始值。
[0036]根據本發明提供的實施例，所述DSP處理電路根據所述第一位置數字信號和系統初始化時得到的所述