CN104779889A - 直线电机位置反馈控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种直线电机位置反馈控制系统及其控制方法。直线电机位置反馈控制系统，其中运动控制卡发送运动信号给伺服放大器，伺服放大器接收运动信号并进行放大后驱动直线电机运行；位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡，伺服放大器根据反馈的位置数据对直线电机进行位置控制，而运动控制卡根据反馈的位置数据，向伺服放大器发送运动信号对直线电机进行扭矩控制。同时公开了上述系统的控制方法。实现了利用位置信息获取单元反馈位置数据给运动控制卡的闭环控制。系统及方法稳定可靠、结构紧凑，避免了设备结构空间及物料成本的浪费。

Description

直线电机位置反馈控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及直线电机，特别是涉及一种直线电机位置反馈控制系统及其控制方法。

背景技术

在目前的直线电机闭环控制系统中，由于直线电机本身不带编码器，直线电机的位置数据都是通过一根直线光栅尺反馈到伺服放大器中，再通过另外一根直线光栅尺反馈到运动控制卡中，需要两根直线光栅尺同时工作，才能组成一个闭环控制系统。

考虑到直线光栅尺需要经常检查及定期清洁，设计时需要给直线光栅尺留出很大的安装空间，方便维护，无形中加大了设备的尺寸，同时直线光栅尺属于精密器件，价格昂贵，两根直线光栅尺对设备的成本造成很大的浪费，降低产品竞争力。

发明内容

基于此，有必要针对直线电机实现闭环控制的成本问题，提供一种直线电机位置反馈控制系统及其控制方法。

一种直线电机位置反馈控制系统，包括：

运动控制卡，用于发送运动信号；

伺服放大器，用于接收运动信号并进行放大后驱动直线电机运行；

位置信息获取单元，用于将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡，伺服放大器根据反馈的位置数据对直线电机进行位置控制，运动控制卡根据反馈的位置数据，通过向伺服放大器发送运动信号对直线电机进行扭矩控制。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡是先反馈回伺服放大器，再由伺服放大器向运动控制卡输出位置数据。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元输出的位置数据为方波信号。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元为直线光栅尺。

在其中一个实施例中，伺服放大器和运动控制卡接收到的位置数据的幅值和相位相同、时序一致。

还有必要提供一种直线电机位置反馈控制方法，包括以下步骤：

运动控制卡向伺服放大器输出运动指令及数据；

伺服放大器接收运动指令及数据后驱动直线电机运行；

位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈给伺服放大器和运动控制卡；

伺服放大器根据反馈的位置数据进行位置控制；

运动控制卡根据反馈的位置数据，通过向伺服放大器发送运动信号对直线电机进行扭矩控制。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡的步骤，是先反馈回伺服放大器，再由伺服放大器向运动控制卡输出位置数据。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡的步骤中，位置数据包括A相、B相和C相三相信号，B相信号滞后A相信号90度。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡的步骤中，位置数据为方波信号。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡的步骤中，伺服放大器和运动控制卡接收到的位置数据的幅值和相位相同、时序一致。

上述直线电机位置反馈控制系统及其控制方法，将运动控制卡、伺服放大器及一位置信息获取单元组成一个闭环控制系统来控制直线电机的位置，使系统可以通过运动控制卡进行视觉、激光、文件等数据的处理，同时只使用单个位置信息获取单元就实现了直线电机的精确控制，系统及方法稳定可靠、结构紧凑且成本可控。

附图说明

图1为一实施例中直线电机位置反馈控制系统的示意图；

图2为另一实施例中直线电机位置反馈控制系统的示意图；

图3为输入伺服放大器与输出伺服放大器的直线电机位置数据的相位示意图；

图4为直线电机位置反馈控制方法的流程图。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本发明进行更全面的描述。附图中给出了本发明的首选实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

图1为一实施例中直线电机位置反馈控制系统示意图，包括运动控制卡110、伺服放大器20、直线电机30以及位置信息获取单元130。

系统首先由运动控制卡110发送运动信号给伺服放大器20，伺服放大器20接收运动信号并进行放大后驱动直线电机30运行。

位置信息获取单元130将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器20和运动控制卡110，伺服放大器20根据反馈的位置数据对直线电机30进行位置控制，运动控制卡110根据反馈的位置数据，通过向伺服放大器20发送运动信号对直线电机30进行扭矩控制。从而使运动控制卡110、伺服放大器20、直线电机30和位置信息获取单元130构成一个闭环控制系统。

运动控制卡是一种基于计算机或工业控制计算机，用于各种运动控制场合(包括位移、速度、加速度等)的上位控制单元。产品广泛应用于工业自动化控制领域中需要精确定位、定长的位置控制系统和基于计算机的数字控制系统。具体就是将实现运动控制的底层软件和硬件集成在一起，使其具有伺服电机控制所需的各种速度、位置控制功能，这些功能能通过计算机方便地调用。在其中一个实施例中，运动控制卡110还用于视觉、激光、文件等数据的处理。

在图1所示实施例中，位置信息获取单元130是将直线电机的位置数据先反馈回伺服放大器20，再由伺服放大器20向运动控制卡110输出所述位置数据。这样可以保证位置数据保持足够的信号强度。在图2所示实施例中，也可以是由位置信息获取单元130分别将位置数据反馈回伺服放大器20和运动控制卡110，即反馈给运动控制卡110的位置数据不经过伺服放大器20。

参见图3，在该实施例中，位置信息获取单元130输出的位置数据为方波信号，伺服放大器20和运动控制卡110接收到的所述位置数据的幅值和相位相同、时序一致。这样能真实地反应直线电机30的实际位置，同时保证了伺服放大器20与运动控制卡110收到的数据是同步的，避免造成直线电机30失控。在图3所示实施例中，位置数据包括A相、B相和C相三相信号，B相信号滞后A相信号90度。

在其中一个实施例中，位置信息获取单元130是直线光栅尺；在其他实施例中，位置信息获取单元130也可以是其他获取直线电机位置的装置。直线光栅尺可以与直线电机平行设置。

在本实施例中，伺服放大器20接收到直线电机位置数据后，根据直线电机的实际情况调整伺服放大器20的输出值来平稳控制直线电机，即实现位置控制。而位置数据再经伺服放大器20反馈到运动控制卡110，经过算法计算后通过向伺服放大器输出运动信号实现更为精确迅速的扭矩控制，从而达到平稳控制直线电机的目的。

图4为直线电机位置反馈控制方法流程图，包括：

步骤S410：运动控制卡向伺服放大器发送运动信号。

步骤S420：伺服放大器接收运动信号并进行放大后驱动直线电机运行。

步骤S430：位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡。

步骤S440：伺服放大器根据反馈的位置数据进行位置控制。

步骤S450：运动控制卡根据反馈的位置数据通过向伺服放大器发送运动信号对直线电机进行扭矩控制。

在本实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡的步骤S430中，是先反馈回伺服放大器，再由伺服放大器向运动控制卡输出位置数据。

在本实施例中，位置信息获取单元将直线电机的位置数据反馈回伺服放大器和运动控制卡的步骤S430中，位置数据包括A相、B相和C相三相信号，B相信号滞后A相信号90度，且位置数据为方波信号，同时伺服放大器和运动控制卡接收到的位置数据的幅值和相位相同、时序一致。

综上所述，本发明提供了一种稳定可靠、结构紧凑且成本可控的直线电机位置反馈控制系统及控制方法。将运动控制卡110、伺服放大器20及一位置信息获取单元120组成一个闭环控制系统来控制直线电机30的位置，使系统可以通过运动控制卡110进行视觉、激光、文件等数据的处理，同时只使用单个位置信息获取单元120就实现了直线电机30的精确控制，系统及方法稳定可靠、结构紧凑且成本可控。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直线电机位置反馈控制系统，其特征在于包括：

运动控制卡，用于发送运动信号；

伺服放大器，用于接收所述运动信号并进行放大后驱动直线电机运行；

位置信息获取单元，用于将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡，所述伺服放大器根据反馈的位置数据对所述直线电机进行位置控制，所述运动控制卡根据反馈的位置数据，通过向伺服放大器发送运动信号对所述直线电机进行扭矩控制。

2.根据权利要求1所述的直线电机位置反馈控制系统，其特征在于，所述位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡，是先反馈回伺服放大器，再由伺服放大器向运动控制卡输出所述位置数据。

3.根据权利要求1所述的直线电机位置反馈控制系统，其特征在于，所述位置信息获取单元输出的位置数据为方波信号。

4.根据权利要求1所述的直线电机控制系统，其特征在于，所述位置信息获取单元为直线光栅尺。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的直线电机控制系统，其特征在于，所述伺服放大器和运动控制卡接收到的所述位置数据的幅值和相位相同、时序一致。

6.一种直线电机位置反馈控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

运动控制卡向伺服放大器输出运动指令及数据；

伺服放大器接收运动指令及数据后驱动直线电机运行；

位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈给所述伺服放大器和运动控制卡；

所述伺服放大器根据反馈的位置数据进行位置控制；

所述运动控制卡根据反馈的位置数据，通过向伺服放大器发送运动信号对所述直线电机进行扭矩控制。

7.根据权利要求6所述的直线电机位置反馈控制方法，其特征在于，所述位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡的步骤，是先反馈回伺服放大器，再由伺服放大器向运动控制卡输出所述位置数据。

8.根据权利要求6所述的直线电机位置反馈控制方法，其特征在于，所述位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡的步骤中，所述位置数据包括A相、B相和C相三相信号，B相信号滞后A相信号90度。

9.根据权利要求6所述的直线电机位置反馈控制方法，其特征在于，所述位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡的步骤中，所述位置数据为方波信号。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的直线电机位置反馈控制方法，其特征在于，所述位置信息获取单元将所述直线电机的位置数据反馈回所述伺服放大器和运动控制卡的步骤中，所述伺服放大器和运动控制卡接收到的所述位置数据的幅值和相位相同、时序一致。