印刷机滑模伺服控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种印刷机滑模伺服控制系统，包括：上位机控制器，与上位机经通讯总线连接，发送控制信号给逆变器；逆变器，用于电压变换，所述逆变器与控制器电连接；伺服单元，包括伺服电机和编码器，所述伺服电机与逆变器电连接，接收逆变器的信号并用于驱动印刷机；所述伺服电机与所述编码器连接，所述编码器与所述控制器电连接，编码器检测伺服电机的速度信号，将速度信号进行转换后发送给控制器，控制器接收转速信号并用于滑模控制；和检测单元，所述检测单元与所述控制器电连接，检测单元用于检测伺服电机的电流信号并将信号发送给控制器进行处理。该控制系统即便受到非线性扰动仍能具有良好的性能。
【专利说明】印刷机滑模伺服控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种伺服控制系统，具体涉及一种印刷机滑模伺服控制系统。
【背景技术】
[0002]印刷机广泛应用于国民生产生活的方方面面，由于印刷机自身转速高，精度高的特点，对伺服系统提出了很高的要求。非常重要的是，当由各种内部的和外部的原因引起负载转矩发生变化时，要求印刷机伺服电机的转速仍然可以稳定在设定值附近，且误差尽量小。在现有技术中，一般采用比例-积分控制系统，由于这是一种线性控制系统，因此当发生负载转矩波动等非线性扰动时，现有控制系统不能满足控制系统对精度的要求，而且在操作时增加了现场操作人员的操作难度，也容易导致产生大量废品。
实用新型内容
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是，提供一种能更方便地、更好地对印刷机进行控制的印刷机滑模伺服控制系统，该控制系统即便受到非线性扰动仍能具有良好的性能。
[0004]本实用新型的技术解决方案是，提供一种具有以下结构的印刷机滑模伺服控制系统，包括:
[0005]上位机，用于参数设定和信号显示；
[0006]控制器，与上位机经通讯总线连接，发送控制信号给逆变器；
[0007]逆变器，用于电压变换，所述逆变器与控制器电连接，接收控制器的控制信号并发送信号给伺服单元；
[0008]伺服单元，包括伺服电机和编码器，所述伺服电机与逆变器电连接，接收逆变器的信号并用于驱动印刷机；所述伺服电机与所述编码器连接，所述编码器与所述控制器电连接，编码器检测伺服电机的速度信号，将速度信号进行转换后发送给控制器，控制器接收转速信号并用于滑模控制；和
[0009]检测单元，所述检测单元与所述控制器电连接，检测单元用于检测伺服电机的电流信号并将信号发送给控制器进行处理。
[0010]与现有技术相比，本实用新型的印刷机滑模伺服控制系统具有以下优点:将滑模变结构控制、伺服控制与控制器结合起来，利用滑模变结构这一非线性控制结构克服线性控制系统控制性能差、参数调节复杂的不足，而且滑模变结构控制能降低误差、鲁棒性强，能更方便地对印刷机进行控制。进一步地，利用伺服反馈和控制器，对实际工况下的负载转矩、外部扰动和电机参数变化进行估算，并将估算值前馈至控制器内。使得当发生非线性扰动时，控制系统仍然具有良好的快速性、稳定性，准确性，并有效削弱了滑模变结构控制的抖动问题。也就是，该控制系统即便受到非线性扰动仍能具有良好的快速性、稳定性，准确性等性能，能更好地对印刷机进行控制。
[0011]作为本实用新型的一种优选，所述上位机与所述控制器通过RS-232串行通讯总线连接，所述上位机用于转速信号与位置信号的设定、检测到的伺服电机的转速信号与电流信号的显示以及故障信号的显示。方便参数设定和实时获得伺服电机的转速与电流，方便监测伺服电机的工作状况。
[0012]作为本实用新型的另一种优选，所述控制器为数字信号处理器，用于完成伺服电机的速度信号的滑模控制、处理转速信号与电流信号、处理故障信号和生成保护信号。通过数字信号处理器进行控制，保证控制系统的实时性和响应的快速性。
[0013]作为本实用新型的还有一种优选，所述逆变器为智能功率模块，用于将控制器发送的两相直流信号转换为三相交流信号以及生成故障信号。数字信号处理器和智能功率模块结合对永磁同步电机进行供电，这种结合的方式稳定可靠。
[0014]作为本实用新型的还有一种优选，所述伺服电机为永磁同步电机，用于驱动印刷机的印辊、墨辊和版辊。永磁同步电机效率高、力矩惯量比高、能量密度高，在保证生产效率的同时，提高了能源利用率。
[0015]作为本实用新型的还有一种优选，所述编码器为光电编码器，对伺服电机的速度信号进行检测，并将转速信号转换为脉冲信号发送给控制器。光电编码器检测转速精度高、抗干扰能力强。
[0016]作为本实用新型的还有一种优选，所述伺服电机与编码器同轴连接。方便连接和检测，保证检测的同步性。
[0017]作为本实用新型的还有一种优选，所述检测单元为霍尔传感器，对伺服电机的相电流进行检测并将电流信号发送给控制器进行处理后在上位机显示。霍尔传感器测量电流灵敏度高、可靠性强。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1所示是本实用新型的印刷机滑模伺服控制系统的结构示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0020]图1为本实用新型的印刷机滑模伺服控制系统的实施例的结构示意图。在该实施例中，上位机I和控制器2通过串行通讯总线RS-232相连接，上位机I供操作人员操作使用，其功能包括转速和位移信号的给定、检测到的伺服电机5的实时的转速与电流的显示、以及逆变器3的故障信号的显示等。
[0021]控制器2采用数字信号处理器。在控制器2中完成滑模速度控制、负载转矩计算、转速计算、电流计算和保护信号的生成等。编码器6与控制器2电连接，编码器6输出脉冲信号，控制器2对接收到的脉冲信号进行处理，得到伺服电机5的转速，用于对伺服电机5的速度信号进行滑模控制。并将速度信号实时发送给上位机1，显示给操作人员。控制器2与逆变器3电连接，控制器2把控制信号发送给逆变器3，并对逆变器3发出的故障信号进行处理，得到保护信号，将故障指示发送给上位机I。控制器2与检测单元7电连接，控制器2把检测单元7发出的电流数据信号进行处理后用于速度信号的滑模控制并将电流数据发送给上位机1，显示给操作人员。
[0022]逆变器3采用智能功率模块，在逆变器3中完成电压变换和故障信号的生成。逆变器3与控制器2电连接，逆变器3把控制器2发送的两相直流信号变为三相交流信号。逆变器3与伺服电机5电连接，逆变器3把三相交流信号发送给伺服电机5。在故障发生时，逆变器3生成故障信号，发送给控制器2。
[0023]伺服电机5采用永磁同步电机，伺服电机5驱动印刷机的印辊、墨辊和版辊。伺服电机5与逆变器3电连接，把逆变器3发送的三相交流信号转换为驱动力矩。同时控制器2内一般包括负载转矩观测器，通过负载转矩观测器对实际工况下的负载转矩、外部扰动和电机的转速等参数变化进行估算，并将估算值前馈，在控制器内进行计算，使得在控制器内完成速度信号的滑模控制、负载转矩计算等。
[0024]编码器6采用光电编码器，编码器完成对伺服电机5的速度信号的检测，编码器6与伺服电机5同轴连接,将伺服电机5的转速信号变换为脉冲信号,编码器6与控制器2电连接，把脉冲信号发送给控制器2。
[0025]检测单元7采用霍尔传感器，完成对相电流的检测，检测单元7与控制器2电连接，把电流的检测信号发送给控制器2。控制器2将转速信号、电流信号等发送给上位机I进行显示。
[0026]虽然已经结合具体实施例对本实用新型进行了描述，然而可以理解，在不脱离本实用新型的范围的情况下，可以对其进行各种改进或替换。尤其是，只要不存在结构上的冲突，各实施例中的特征均可相互结合起来，所形成的组合式特征仍属于本实用新型的范围内。本实用新型并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
【权利要求】
1.一种印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，包括: 上位机(1)，用于参数设定和信号显示； 控制器(2 )，与上位机(I)经通讯总线连接，发送控制信号给逆变器(3 ); 逆变器(3)，用于电压变换，所述逆变器(3)与控制器(2)电连接，接收控制器(2)的控制信号并发送信号给伺服单元(4)； 伺服单元(4)，包括伺服电机(5)和编码器(6)，所述伺服电机(5)与逆变器(3)电连接，接收逆变器(3)的信号并用于驱动印刷机；所述伺服电机(5)与所述编码器(6)连接，所述编码器(6)与所述控制器(2)电连接，编码器(6)检测伺服电机(5)的速度信号，将速度信号进行转换后发送给控制器(2)，控制器(2)接收转速信号并用于滑模控制；和 检测单元(7 )，所述检测单元(7 )与所述控制器(2 )电连接，检测单元(7 )用于检测伺服电机(5 )的电流信号并将信号发送给控制器(2 )进行处理。
2.根据权利要求1所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述上位机(I)与所述控制器(2)通过RS-232串行通讯总线连接，所述上位机(I)用于转速信号与位置信号的设定、检测到的伺服电机(5)的转速信号与电流信号的显示以及故障信号的显示。
3.根据权利要求1所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述控制器(2)为数字信号处理器，用于完成伺服电机(5)的速度信号的滑模控制、处理转速信号与电流信号、处理故障信号和生成保护信号。
4.根据权利要求1所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述逆变器(3)为智能功率模块，用于将控制器(2)发送的两相直流信号转换为三相交流信号以及生成故障信号。
5.根据权利要求1所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机(5)为永磁同步电机，用于驱动印刷机的印辊、墨辊和版辊。
6.根据权利要求5所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述编码器(6)为光电编码器，对伺服电机(5)的速度信号进行检测，并将转速信号转换为脉冲信号发送给控制器⑵。
7.根据权利要求6所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机(5)与编码器(6)同轴连接。
8.根据权利要求1所述的印刷机滑模伺服控制系统，其特征在于，所述检测单元(7)为霍尔传感器，对伺服电机(5)的相电流进行检测并将电流信号发送给控制器(2)进行处理后在上位机(I)显示。
【文档编号】H02P6/08GK203562986SQ201320668678
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2013年10月28日 优先权日:2013年10月28日
【发明者】贾林, 张昌凡, 何静, 肖园园, 储后广, 吴涵 申请人:湖南工业大学