CN109245664B - 一种传动机构转台的调试方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种传动机构转台的调试方法，控制系统包括：电控柜、与电控柜电连接的伺服电机、减速器、蜗轮蜗杆、Parker驱动器、DSP运动控制器和上位机，DSP运动控制器与上位机通讯；伺服电机通过减速器和涡轮蜗杆带动运动轴；DSP运动控制器与Parker驱动器电连接，Parker驱动器与伺服电机电连接；运动轴上设置有旋转变压器和光电编码器，Parker驱动器与旋转变压器电连接，并通过对转动惯量参数和速度环参数的设置对伺服电机进行电流环和速度环控制，DSP运动控制器与光电编码器电连接，并通过对位置环和前馈参数的取舍对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制。本发明的调试方法简单，提高响应速度。

Description

一种传动机构转台的调试方法
技术领域
本发明涉及转台技术领域，特别是指一种传动机构转台的调试方法。
背景技术
转台是一种重要的测试设备，用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定，以及模拟飞行器姿态运动。随着航空、航天和航海工业的不断发展，对于转台的需求也朝着高精度和多样化方向发展。传统的转台大部分为直驱转台，直驱转台结构简单、控制方便、系统动态性能高，但其因存在轴承需采用传动机构才能适用轴中空的测试系统。目前的技术中，传动机构若采用驱动器电流环、控制器速度环和位置环，电机轴和传动轴不是同一个轴，控制参数从电机输出到传动轴存在较大延迟，导致整个控制系统严重延迟，呈现步进式运动，跟随误差较大。
发明内容
本发明提出一种传动机构转台的调试方法，以解决现有技术中传动机构引起的延迟问题。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种传动机构转台的调试方法，控制系统包括：电控柜、与电控柜电连接的伺服电机、减速器、蜗轮蜗杆、Parker驱动器、DSP运动控制器和上位机，DSP运动控制器与上位机通讯，接收上位机发送的运动指令；所述伺服电机通过减速器和涡轮蜗杆带动运动轴，将伺服电机的相角调试在预定范围内，且该运动轴上设置有旋转变压器和光电编码器；DSP运动控制器与Parker驱动器和光电编码器均电连接，Parker驱动器与伺服电机电连接，DSP运动控制器用于将接收到的反馈信号通过DA信号向Parker驱动器输送指令信号，Parker驱动器控制伺服电机运动；Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制，并通过对转动惯量参数的设置，放大速度环和电流环参数调试分辨率；DSP运动控制器通过对位置环和前馈参数的取舍以及参数配置方法对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制。
优选的是，所述的传动机构转台的调试方法中，调试伺服电机的相角在预定范围内的方式为：松开伺服电机和减速器，伺服电机处于空载状态；利用Parker驱动器寻找伺服电机的相角，寻找的相角在170度～190度的范围内或350度～10度的范围内；固定伺服电机和减速器；
若寻找的相角不在170度～190度的范围内或350度～10度的范围内，则检查伺服电机和Parker驱动器之间的连接电缆是否对应。
优选的是，所述的传动机构转台的调试方法中，Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制的方式为：将伺服电机按照机械模型计算或自整定的转动惯量放大25～50倍设置为系统转动惯量最大值，以不超过电机自身转动惯量的100倍为上限；将速度环按照设备速度误差允许值，调整刚度、阻尼、比例、积分和滤波时间参数，直至将速度环和电流环调整到最优状态；将Parker驱动器DA偏置调整为零。
优选的是，所述的传动机构转台的调试方法中，DSP运动控制器与光电编码器电连接，对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制的方式为：对位置环和前馈环节同时进行参数调试；在位置环中只添加比例增益，在前馈环节中只添加速度前馈，比例增益和速度前馈相互配合；以速度前馈为主，位置环比例增益为辅，不断调整位置环比例增益和速度前馈；在调整时，先增加速度前馈参数，得出实际速度和期望速度之间的比值，将当前位置环比例增益放大该比值的倍数。
本发明的有益效果为：本发明中的传动机构转台的调试方法，通过对伺服电机的相角的精确调试，使伺服电机产生最大力矩；Parker驱动器通过旋转变压器对伺服电机进行电流环和速度环控制，使速度环和电流环参数调试分辨率最大化，提高速度环的响应速度，减缓速度环稳定时间，为位置环调试打好基础，从而提高整个控制系统的动态响应；DSP运动控制器通过光电编码器对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制，使噪声干扰减小到最小化；整体调试方法解决了传动中的延迟问题。
附图说明
图1为本发明一种传动机构转台的控制系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示的一种传动机构转台的调试方法，控制系统包括：电控柜、与电控柜电连接的伺服电机、减速器、蜗轮蜗杆、Parker驱动器、DSP运动控制器和上位机。电控柜控制伺服电机、减速器、蜗轮蜗杆、Parker驱动器、DSP运动控制器和上位机的上下电。DSP运动控制器与上位机通讯，接收上位机发送的运动指令；伺服电机通过减速器和涡轮蜗杆带动运动轴，将伺服电机的相角调试在预定范围内，且该运动轴上设置有旋转变压器和光电编码器；DSP运动控制器与Parker驱动器和光电编码器均电连接，Parker驱动器与伺服电机电连接，DSP运动控制器用于将接收到的反馈信号通过DA信号向Parker驱动器输送指令信号，Parker驱动器控制伺服电机运动；Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制，并通过对转动惯量参数的设置，放大速度环和电流环参数调试分辨率；DSP运动控制器通过对位置环和前馈参数的取舍以及参数配置方法对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制。
调试伺服电机的相角在预定范围内的方式为：松开伺服电机和减速器，伺服电机处于空载状态；利用Parker驱动器寻找伺服电机的相角，寻找的相角在（170度~190度）或（350度~10度）范围内；固定伺服电机和减速器；若寻找的相角不在（170度~190度）或（350度~10度）范围内，则检查伺服电机和Parker驱动器之间的连接电缆是否对应，用于保证电流环时使伺服电机在相同电流情况下能够产生最大力矩。
Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制的方式为：将伺服电机按照机械模型计算或自整定的转动惯量放大25～50倍设置为系统转动惯量最大值，以不超过电机自身转动惯量的100倍为上限；将速度环按照设备速度误差允许值，调整刚度、阻尼、比例、积分和滤波时间参数，直至将速度环和电流环调整到最优状态；将Parker驱动器DA偏置调整为零。
DSP运动控制器与光电编码器电连接，对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制的方式为：对位置环和前馈环节同时进行参数调试；在位置环中只添加比例增益，在前馈环节中只添加速度前馈，比例增益和速度前馈相互配合；以速度前馈为主，位置环比例增益为辅，不断调整位置环比例增益和速度前馈；在调整时，先增加速度前馈参数，得出实际速度和期望速度之间的比值，将当前位置环比例增益放大该比值的倍数，以此不断微调速度前馈和比例增益，不断提高位置环系统的响应速度。此种调试方法简单快速，不但能缩短系统调整的时间，而且系统稳定性也能得到很大提高。在位置环中只添加比例增益，不添加积分增益，这是因为引入积分增益后即使有积分限存在，也会导致位置环使能和定位时积分积累到一定程度后出现周期性漂移，造成定位不稳现象；在前馈环节中只添加速度前馈，不添加加速度前馈，这是因为加速度前馈虽然能提高控制系统相位增益，但在DSP控制器中不适用；比例增益和速度前馈相互配合，不但能提高系统响应速度，还能提高速度稳定性和定位稳定性以及定位的精确性。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种传动机构转台的调试方法，其特征在于，控制系统包括：电控柜、与电控柜电连接的伺服电机、减速器、蜗轮蜗杆、Parker驱动器、DSP运动控制器和上位机，DSP运动控制器与上位机通讯，接收上位机发送的运动指令；所述伺服电机通过减速器和涡轮蜗杆带动运动轴，将伺服电机的相角调试在预定范围内，且该运动轴上设置有旋转变压器和光电编码器；DSP运动控制器与Parker驱动器和光电编码器均电连接，Parker驱动器与伺服电机电连接，DSP运动控制器用于将接收到的反馈信号通过DA接口向Parker驱动器输送指令信号，Parker驱动器控制伺服电机运动；Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制，并通过对转动惯量参数的设置，放大速度环和电流环参数调试分辨率；DSP运动控制器通过对位置环和前馈参数的取舍以及参数配置方法对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制。
2.根据权利要求1所述的传动机构转台的调试方法，其特征在于，调试伺服电机的相角在预定范围内的方式为：松开伺服电机和减速器，伺服电机处于空载状态；利用Parker驱动器寻找伺服电机的相角，寻找的相角在170度～190度范围内或350度～10度范围内，固定伺服电机和减速器；若寻找的相角不在170度～190度范围内或350度～10度范围内，则检查伺服电机和Parker驱动器之间的连接电缆是否对应，之后固定伺服电机和减速器。
3.根据权利要求2所述的传动机构转台的调试方法，其特征在于，Parker驱动器与旋转变压器电连接，用于接收来自旋转变压器的反馈信号，对伺服电机进行电流环和速度环控制的方式为：将伺服电机按照机械模型计算或自整定的转动惯量放大25～50倍设置为系统转动惯量最大值，以不超过电机自身转动惯量的100倍为上限；将速度环按照设备速度误差允许值，调整刚度、阻尼、比例、积分和滤波时间参数，直至将速度环和电流环调整到最优状态；将Parker驱动器DA偏置调整为零。
4.根据权利要求3所述的传动机构转台的调试方法，其特征在于，DSP运动控制器与光电编码器电连接，对伺服电机的负载端进行位置环和前馈控制的方式为：对位置环和前馈环节同时进行参数调试；在位置环中只添加比例增益，在前馈环节中只添加速度前馈，比例增益和速度前馈相互配合；以速度前馈为主，位置环比例增益为辅，不断调整位置环比例增益和速度前馈；在调整时，先增加速度前馈参数，得出实际速度和期望速度之间的比值，将当前位置环比例增益放大该比值的倍数，之后如不能满足系统需求，可以按照此方法不断迭代调整。
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