一种交流伺服电机智能控制管理系统的制作方法
【专利摘要】一种交流伺服电机智能控制管理系统，连接于交流伺服电机与驱动电路之间，对交流伺服电机进行数据采集及处理，再经由驱动电路输出到所述交流伺服电机，其包括编码储存器、数据采集电路模块、执行电路模块，所述执行电路模块用于处理所述数据采集电路模块输出的差分数据，处理后的数据再输出至驱动电路。本实用新型中执行电路模块通过数据采集电路模块直接和编码储存器通讯，中间不需要专用通讯、解码芯片，大大节约成本；利用执行电路模块的串行通讯口后，能提供更安全、可靠的通讯功能，有利于系统稳定工作。
【专利说明】一种交流伺服电机智能控制管理系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种交流伺服电机智能控制管理系统，尤其涉及应用于高精、高速、全数字交流伺服驱动装置中DSP (数字信号处理)装置与编码储存器的交流伺服电机智能控制管理系统。
【背景技术】
[0002]数字交流伺服系统在许多高科技领域上都得到了广泛的应用，如数控机床、机器人、包装设备、雷达、军用武器随动系统、航空航天以及变频器等众多领域中。随着各个领域的飞速发展，对伺服系统的要求也日益严格，不同的应用环境对伺服系统的性能要求也不尽相同。尤其在精密数控机床、机器人及雷达等系统中，对伺服系统又提出了许多特殊的要求:高速、高精度、高可靠性和较强的抗干扰能力。全数字控制因其自身高可靠性已成为伺服控制的发展方向。高性能微处理器DSP和功率电子器件的发展为伺服控制的全数字化实现提供了条件。基于DSP高性能控制策略的全数字化的位置伺服系统要解决的关键问题是:(I)高性能驱动系统的实现；(2)调节器的设计，通过设计出合适的位置调节器，实现对永磁同步电机进行精确定位，使定位精度，定位速度，位置响应等指标都能满足伺服控制的要求。
[0003]目前，现有的交流永磁同步伺服电机和编码器在交流伺服装置中得到了广泛的应用。在对电机的控制过程中，不仅需要确定电机转子磁极初始位置，还要确定电机运行时转子旋转角度和旋转方向。为了得到这些信息，可以将编码器嵌入到电机上，和电机同步运转，从而获得电机转子角度和方向的信息。编码器可分为:增量式编码器、混合式编码器和编码储存器三大类。增量式编码器在电机运行时能确定转子旋转角度和方向，其缺点是无法输出轴转动的绝对位置信息；混合式编码器，它输出两组信息:一组信息用于检测磁极位置，带有绝对信息功能；另一组则完全同增量式编码器的输出信息，但在电机上电之时，其检测出的初始磁极位置会有±30°的电角度误差；编码储存器却具有以下特点:1、可以直接读出角度坐标的绝对值；2、无累积误差；3、电源切除后位置信息不会丢失。但是分辨率是由二进制的位数来决定的，也就是说精度取决于位数，目前有17位、23位等多种。因而它可应用于许多高精度、高速度的运动控制场合。应用编码储存器需要解决的关键问题就是通讯和解码。目前都是采用编码器生产厂家提供的专用芯片来实现的，将大大增加成本，同时电路也较复杂。
[0004]因此，需要发明一种新的交流伺服电机智能控制管理系统解决上述问题。
【发明内容】
[0005]本实用新型的目的是针对上述之缺陷，提供一种新的方便、安全、可靠、经济的交流伺服电机智能控制管理系统，并成功应用于全数字交流伺服驱动装置中。
[0006]本实用新型为了实现上述技术目的，采用如下技术手段:
[0007]—种交流伺服电机智能控制管理系统，用于对交流伺服电机进行数据采集及处理，再将处理后的数据经由驱动电路输出到所述交流伺服电机，该装置连接于交流伺服电机与驱动电路之间，所述交流伺服电机智能控制管理系统包括与所述交流伺服电机连接并用于采集交流伺服电机转子角度和方向信息的编码储存器、与所述编码储存器连接并用于处理其所输出的采集数据的数据采集电路模块、与所述数据采集电路模块及驱动电路分别连接、且用于处理所述数据采集电路模块输出的差分数据及将处理后的数据再输出至驱动电路的执行电路模块。
[0008]所述执行电路模块包括DSP元件以及连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的时序控制模块，所述时序控制模块用于完成执行电路模块与编码储存器串行通讯的时序控制。
[0009]所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的解码及传输模块，所述解码及传输模块用于实现所述交流伺服电机控制算法以及编码储存器数据读、写、指令发送和数据解码。
[0010]所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的通讯时基模块，所述通讯时基模块用于实现所述交流伺服电机智能控制管理系统的通讯时基控制。
[0011]所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的数据接收模块，所述数据接收模块用于接收由所述编码储存器传输来的数据。
[0012]所述编码储存器包括有差分接口电路，与所述数据采集电路模块相互对称连接。
[0013]所述交流伺服电机是交流永磁同步伺服电机。
[0014]所述数据采集电路模块采用的是半双工的串行数据传输方式的RS-485接口芯片。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:执行电路模块通过数据采集电路模块直接和编码储存器通讯，中间不需要专用通讯、解码芯片，大大节约成本；在执行电路模块中设置多个功能模块，充分开发利用其潜力；利用执行电路模块的串行通讯口后，能提供更安全、可靠的通讯功能，有利于系统稳定工作。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本实用新型所揭示交流伺服电机智能控制管理系统的整体结构方框图；
[0017]图2是本实用新型编码储存器内部差分接口电路与数据采集电路模块连接关系示意图。
【具体实施方式】
[0018]以下结合附图和实施例进一步详细说明本实用新型所揭示的交流伺服电机智能控制管理系统。
[0019]图1揭示了本实用新型一个实施例中交流伺服电机智能控制管理系统的整体结构，其包括电动机1、编码储存器2、数据采集电路模块3、执行电路模块4、驱动放大电路5;编码储存器2嵌入电动机I中，和电动机I同步运转，从而获得电动机I转子角度和方向的信息；数据采集电路模块3连接在电动机I和执行电路模块4之间，执行电路模块4通过数据采集电路模块3直接和编码储存器通讯，中间不需要专用通讯、解码芯片。
[0020]图2揭示了本实用新型一个实施例中编码储存器内部差分接口电路与数据采集电路模块连接关系，图中ADM485:差分信号放大器，SDAT:串行数据，SRQ:请求发送命令信号，DE:控制ADM485数据传输方向信号，SCIRXD =DSP接收数据端口，SCITXD =DSP发送命令端口。图中最左部为编码储存器2的内部差分接口电路21;差分接口电路21和数据采集电路模块3各包括一片半双工的串行数据传输方式的RS-485接口芯片ADM485，ADM485的SDAT是数据输出引脚，SRQ是数据输入引脚，DE是外部控制引脚，该脚受执行电路模块4控制，当DE为高电平时，SDAT输出数据，当DE为低电平时，数据从SRQ输入；编码储存器2的内部差分接口电路21中的DE受编码储存器2内部的控制芯片所控制。
[0021]本实用新型采用的技术原理如下:执行电路模块4与编码储存器2的串行通讯及解码方法的软件架构采用前后工作模式、半双工的串行数据传输方式和RS-485接口标准。整个通讯和解码工作是由四个功能模块完成的。时序控制模块负责控制差分接口电路芯片的DE信号，当其为高电平时，编码储存器可以接收外部指令；而当为低电平时，编码储存器可以向外部发送数据。定时器I下溢中断服务程序是用来实现电机控制算法以及编码器读、写指令发送和数据解码等工作。数据接收工作则在DSP串口数据接收中断服务程序完成，为电机控制提供准确、稳定的参数信息。
[0022]上述DSP按串口通讯数据格式，当其接受到一个字符时(包括I个起始位、8个数据位、I个停止位)便引发一次接受中断，并置位相应的中断标志位，当中断使能时，便进入相应的中断服务程序。在定时器I下溢中断程序里周期性的读、写编码储存器，能完全保证DSP接收数据的完整性。CPU定时器2周期中断服务程序则是用来作为通讯时基控制。DSP串行口数据接收中断服务程序主要负责接收编码器传来的数据。
[0023]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:执行电路模块通过数据采集电路模块直接和编码储存器通讯，中间不需要专用通讯、解码芯片，大大节约成本；在执行电路模块中设置多个功能模块，充分开发利用其潜力；利用执行电路模块的串行通讯口后，能提供更安全、可靠的通讯功能，有利于系统稳定工作。
[0024]以上所揭露的仅为本实用新型的优选实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述交流伺服电机智能控制管理系统包括与所述交流伺服电机连接并用于采集交流伺服电机转子角度和方向信息的编码储存器、与所述编码储存器连接并用于处理其所输出的采集数据的数据采集电路模块、与所述数据采集电路模块及驱动电路分别连接、且用于处理所述数据采集电路模块输出的差分数据及将处理后的数据再输出至驱动电路的执行电路模块；所述执行电路模块包括DSP元件以及连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的时序控制模块，所述时序控制模块用于完成执行电路模块与编码储存器串行通讯的时序控制。
2.根据权利要求1所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的解码及传输模块，所述解码及传输模块用于实现所述交流伺服电机控制算法以及编码储存器数据读、写及数据解码。
3.根据权利要求2所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的通讯时基模块，所述通讯时基模块用于实现所述交流伺服电机智能控制管理系统的通讯时基控制。
4.根据权利要求3所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述执行电路模块还包括连接在所述数据采集电路模块与DSP元件之间的数据接收模块，所述数据接收模块用于接收由所述编码储存器传输来的数据。
5.根据权利要求1所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述编码储存器包括有差分接口电路，与所述数据采集电路模块相互对称连接。
6.根据权利要求1所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述交流伺服电机是交流永磁同步伺服电机。
7.根据以上任意一项权利要求所述的交流伺服电机智能控制管理系统，其特征在于，所述数据采集电路模块采用的是半双工的串行数据传输方式的RS-485接口芯片。
【文档编号】G05B19/042GK204044551SQ201420329184
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年6月19日 优先权日:2014年6月19日
【发明者】刘东亮 申请人:刘东亮