一種微電腦精確定位控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種微電腦精確定位控制系統(tǒng)，尤其涉及應(yīng)用于高精、高速、全數(shù)字交流伺服驅(qū)動裝置中與集成電路板的微電腦精確定位控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)字交流伺服系統(tǒng)在許多高科技領(lǐng)域上都得到了廣泛的應(yīng)用，如數(shù)控機床、機器人、包裝設(shè)備、雷達、軍用武器隨動系統(tǒng)、航空航天以及變頻器等眾多領(lǐng)域中。隨著各個領(lǐng)域的飛速發(fā)展，對伺服系統(tǒng)的要求也日益嚴(yán)格，不同的應(yīng)用環(huán)境對伺服系統(tǒng)的性能要求也不盡相同。尤其在精密數(shù)控機床、機器人及雷達等系統(tǒng)中，對伺服系統(tǒng)又提出了許多特殊的要求:高速、高精度、高可靠性和較強的抗干擾能力。全數(shù)字控制因其自身高可靠性已成為伺服控制的發(fā)展方向。高性能微處理器和功率電子器件的發(fā)展為伺服控制的全數(shù)字化實現(xiàn)提供了條件?；谌珨?shù)字化的位置伺服系統(tǒng)要解決的關(guān)鍵問題是:(I)高性能驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)；(2)調(diào)節(jié)器的設(shè)計，通過設(shè)計出合適的位置調(diào)節(jié)器，實現(xiàn)對永磁同步電機進行精確定位，使定位精度，定位速度，位置響應(yīng)等指標(biāo)都能滿足伺服控制的要求。
[0003]目前，現(xiàn)有的交流永磁同步伺服電機和編碼器在交流伺服裝置中得到了廣泛的應(yīng)用。在對電機的控制過程中，不僅需要確定電機轉(zhuǎn)子磁極初始位置，還要確定電機運行時轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向。為了得到這些信息，可以將編碼器嵌入到電機上，和電機同步運轉(zhuǎn)，從而獲得電機轉(zhuǎn)子角度和方向的信息。集成電路板卻具有以下特點:1、可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對值；2、無累積誤差；3、電源切除后位置信息不會丟失。但是分辨率是由二進制的位數(shù)來決定的，也就是說精度取決于位數(shù)，目前有16位、32位等多種。因而它可應(yīng)用于許多高精度、高速度的運動控制場合。應(yīng)用集成電路板需要解決的關(guān)鍵問題就是通訊和解碼。目前都是采用編碼器生產(chǎn)廠家提供的專用芯片來實現(xiàn)的，將大大增加成本，同時電路也較復(fù)雜。
[0004]因此，需要發(fā)明一種新的微電腦精確定位控制系統(tǒng)解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型的目的是針對上述之缺陷，提供一種新的方便、安全、可靠、成本低的微電腦精確定位控制系統(tǒng)，并成功應(yīng)用于全數(shù)字交流伺服驅(qū)動裝置中。
[0006]本實用新型為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，采用如下技術(shù)手段:
[0007]一種微電腦精確定位控制系統(tǒng)，用于對交流伺服電機進行數(shù)據(jù)采集及處理，再將處理后的數(shù)據(jù)經(jīng)由驅(qū)動電路輸出到所述交流伺服電機，該裝置連接于交流伺服電機與驅(qū)動電路之間，所述微電腦精確定位控制系統(tǒng)包括與所述交流伺服電機連接并用于采集交流伺服電機轉(zhuǎn)子角度和方向信息的集成電路板、與所述集成電路板連接并用于處理其所輸出的采集數(shù)據(jù)的中央處理單元、與所述中央處理單元及驅(qū)動電路分別連接、且用于處理所述中央處理單元輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)及將處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動電路的處理器。
[0008]所述處理器包括數(shù)字信號處理單元以及連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的時間控制電路模塊，所述時間控制電路模塊用于完成處理器與集成電路板串行通訊的時序控制。
[0009]所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的解碼器，所述解碼器用于實現(xiàn)所述交流伺服電機控制算法以及集成電路板數(shù)據(jù)讀、寫、指令發(fā)送和數(shù)據(jù)解碼。
[0010]所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的信息交換器，所述信息交換器用于實現(xiàn)所述微電腦精確定位控制系統(tǒng)的通訊時基控制。
[0011]所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的數(shù)據(jù)接收裝置，所述數(shù)據(jù)接收裝置用于接收由所述集成電路板傳輸來的數(shù)據(jù)。
[0012]所述集成電路板包括有差分電路模塊，與所述中央處理單元相互對稱連接。
[0013]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:處理器通過中央處理單元直接和集成電路板通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；在處理器中設(shè)置多個功能模塊，充分開發(fā)利用其潛力；利用處理器的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實用新型所揭示微電腦精確定位控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)方框示意圖；
[0015]圖2是本實用新型集成電路板內(nèi)部差分電路模塊與中央處理單元連接關(guān)系示意圖。
【具體實施方式】
[0016]以下結(jié)合附圖和實施例進一步詳細說明本實用新型所揭示的微電腦精確定位控制系統(tǒng)。
[0017]圖1揭示了本實用新型一個實施例中微電腦精確定位控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)，其包括電動機1、集成電路板2、中央處理單元3、處理器4、驅(qū)動放大電路5;集成電路板2嵌入電動機I中，和電動機I同步運轉(zhuǎn)，從而獲得電動機I轉(zhuǎn)子角度和方向的信息；中央處理單元3連接在電動機I和處理器4之間，處理器4通過中央處理單元3直接和集成電路板通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片。
[0018]圖2揭示了本實用新型一個實施例中集成電路板內(nèi)部差分電路模塊與中央處理單元連接關(guān)系，圖中ADM485:差分信號放大器，SDAT:串行數(shù)據(jù)，SRQ:請求發(fā)送命令信號，DE:控制ADM485數(shù)據(jù)傳輸方向信號，SCIRXD:DSP接收數(shù)據(jù)端口，SCITXD:DSP發(fā)送命令端口。圖中最左部為集成電路板2的內(nèi)部差分電路模塊21;差分電路模塊21和中央處理單元3各包括一片半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式的RS-485接口芯片ADM485，ADM485的SDAT是數(shù)據(jù)輸出引腳，SRQ是數(shù)據(jù)輸入引腳，DE是外部控制引腳，該腳受處理器4控制，當(dāng)DE為高電平時，SDAT輸出數(shù)據(jù)，當(dāng)DE為低電平時，數(shù)據(jù)從SRQ輸入；集成電路板2的內(nèi)部差分電路模塊21中的DE受集成電路板2內(nèi)部的控制芯片所控制。
[0019]本實用新型采用的技術(shù)原理如下:處理器4與集成電路板2的串行通訊及解碼方法的軟件架構(gòu)采用前后工作模式、半雙工的串行數(shù)據(jù)傳輸方式和RS-485接口標(biāo)準(zhǔn)。整個通訊和解碼工作是由四個功能模塊完成的。時間控制電路模塊負(fù)責(zé)控制差分電路模塊芯片的DE信號，當(dāng)其為高電平時，集成電路板可以接收外部指令；而當(dāng)為低電平時，集成電路板可以向外部發(fā)送數(shù)據(jù)。定時器I下溢中斷服務(wù)程序是用來實現(xiàn)電機控制算法以及編碼器讀、寫指令發(fā)送和數(shù)據(jù)解碼等工作。數(shù)據(jù)接收工作則在串口數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序完成，為電機控制提供準(zhǔn)確、穩(wěn)定的參數(shù)信息。
[0020]上述按串口通訊數(shù)據(jù)格式，當(dāng)其接受到一個字符時(包括I個起始位、8個數(shù)據(jù)位、I個停止位)便引發(fā)一次接受中斷，并置位相應(yīng)的中斷標(biāo)志位，當(dāng)中斷使能時，便進入相應(yīng)的中斷服務(wù)程序。在定時器I下溢中斷程序里周期性的讀、寫集成電路板，能完全保證DSP接收數(shù)據(jù)的完整性。CPU定時器2周期中斷服務(wù)程序則是用來作為通訊時基控制。DSP串行口數(shù)據(jù)接收中斷服務(wù)程序主要負(fù)責(zé)接收編碼器傳來的數(shù)據(jù)。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果:處理器通過中央處理單元直接和集成電路板通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；在處理器中設(shè)置多個功能模塊，充分開發(fā)利用其潛力；利用處理器的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
[0022]以上所揭露的僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，當(dāng)然不能以此來限定本實用新型之權(quán)利范圍，因此依本實用新型申請專利范圍所作的等同變化，仍屬本實用新型所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述微電腦精確定位控制系統(tǒng)包括與交流伺服電機連接并用于采集交流伺服電機轉(zhuǎn)子角度和方向信息的集成電路板、與所述集成電路板連接并用于處理其所輸出的采集數(shù)據(jù)的中央處理單元、與所述中央處理單元及驅(qū)動電路分別連接、且用于處理所述中央處理單元輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)及將處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動電路的處理器；所述處理器包括數(shù)字信號處理單元以及連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的時間控制電路模塊，所述時間控制電路模塊用于完成處理器與集成電路板串行通訊的時序控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的解碼器，所述解碼器用于實現(xiàn)所述交流伺服電機控制算法以及集成電路板數(shù)據(jù)讀、寫及數(shù)據(jù)解碼。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的信息交換器，所述信息交換器用于實現(xiàn)所述微電腦精確定位控制系統(tǒng)的信息交換時間控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器還包括連接在所述中央處理單元與數(shù)字信號處理單元之間的數(shù)據(jù)接收裝置，所述數(shù)據(jù)接收裝置用于接收由所述集成電路板傳輸來的數(shù)據(jù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其特征在于，所述集成電路板包括有差分電路模塊，與所述中央處理單元相互對稱連接。
【專利摘要】本實用新型一種微電腦精確定位控制系統(tǒng)，其包括集成電路板、中央處理單元、處理器，所述處理器用于處理所述中央處理單元輸出的差分?jǐn)?shù)據(jù)，處理后的數(shù)據(jù)再輸出至驅(qū)動電路。本實用新型中處理器通過中央處理單元直接和集成電路板通訊，中間不需要專用通訊、解碼芯片，大大節(jié)約成本；利用處理器的串行通訊口后，能提供更安全、可靠的通訊功能，有利于系統(tǒng)穩(wěn)定工作。
【IPC分類】G05B19-402
【公開號】CN204347555
【申請?zhí)枴緾N201420853378
【發(fā)明人】吳秋鋒
【申請人】吳秋鋒
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2014年12月29日