CN110138289A - 一种伺服电机的控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及机械控制技术领域，尤其是一种伺服电机的控制方法，其中，主要由获取数据、系统检测、命令控制和数据分析步骤完成伺服电机的控制，首先，通过计算出伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，然后通过分析偏差值，能够控制伺服电机以给定的数据平稳运行到给定的位置，不会在给定位置来回震荡抖动，而且可以实现精准的定位要求，然后，通过计算机控制伺服的启动、速度调整和刹车停机，通过定时器精准完成计算机的控制命令，这样克服了伺服电机软件控制过程中顺序执行导致的在时序上不同步的现象，同时解决了速度调整过程中速度变化不均匀的问题，减少了主轴变速过程中的噪音，提高了主轴的使用寿命。

Description

一种伺服电机的控制方法
技术领域
本发明涉及机械控制技术领域，尤其涉及一种伺服电机的控制方法。
背景技术
随着机械控制领域的高速发展，对于伺服电机的需要也日益增加，因此对于伺服电机的控制已引起越来越多人的重视。目前传统的伺服电机的采用的是BLDC控制方法，这是一种基于方波的驱动控制方式。这种控制方式，启动转速高，电机的转矩与转速有一定的关系，要获得比较大的扭矩，电机需要的转速就要比较高，在低速运行时电机输出扭矩比较小，实际应用中为了精确稳定地控制转动的角度，常常需要的是转数低，扭矩大的特性，普通的舵机扭矩大时，转动速度就要快，速度越快越不容易控制电机稳定在设定的角度，会出现电机在设定的角度附件来回震荡抖动，难以符合实际精确定位的使用要求，另外，在对伺服电机的速度进行调整时，由于时序的不同步，速度控制信号的频率不能线性变化，使得伺服电机的速度变化不均匀，造成主轴变速时的噪音很大，影响伺服电机的使用寿命。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在电机容易震荡抖动和伺服电机的速度变化不均的缺点，而提出的一种伺服电机的控制方法。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种伺服电机的控制方法，包括如下步骤；
步骤1：获取数据，计算伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，其中，计算数据的包括反馈角度值、反馈速度值、反馈电流值；
步骤2：系统检测，通过计算机对当前伺服电机的状态数据进行分析，确保伺服电机的运行状态正常，一旦存在数据异常需要对伺服电机进行检修；
步骤3：命令控制，通过计算机发出相应的电机启动命令、速度转换命令、刹车停止命令，然后完成伺服电机的启动、加速或减速、刹车停止的一系列操作；
步骤4：数据分析，通过计算机对伺服电机在执行控制命令中的运行数据进行分析，分析伺服电机运行数据与指定数据是否存在误差。
优选的，在步骤1中，首先通过反馈角度值与给定位置的角度值进行偏差计算，得到角度偏差值，角度偏差值进行PID运算得到第一运算输出值，而第一运算输出值作为速度控制端的速度给定值；然后反馈速度值与速度给定值进行偏差计算，得到速度偏差值，速度偏差值进行PID运算得到第二运算输出值，第二运算输出值作为电流控制端的电流给定值；再通过反馈电流值与电流给定值进行偏差计算，得到电流偏差值，电流偏差值进行PID运算，得到第三运算输出值，第三输出值进行变换后作为控制伺服电机运行的输入值。
优选的，在步骤2中，计算机通过程序编程设定了伺服电机的操控数据，通过分析角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值是否在系统的数据偏差范围内，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值均在允许偏差范围内，则伺服电机的数据正常，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值任意一种数据超出允许偏差数据，则伺服电机存在异常，需要进行检修，确保伺服电机的运行安全。
优选的，在步骤3中，计算机发出启动命令后，伺服电机的控制电路接通，然后启动速度脉冲系列，其中，速度脉冲序列生成器根据输入的当前的伺服电机速度值和速度增量的总和而生成的速度调整脉冲序列，速度调整脉冲序列的频率与当前的伺服电机速度值与所述速度增量的总和相对应，然后将启动信号传送到伺服电机的驱动器，此时使得伺服电机进行低速运行。
优选的，在步骤3中，计算机发出速度转换命令后，启动速度调整定时器，当到达触发时间间隔时，系统检测当前速度是否达到目标速度值，然后根据当前的速度值设置分频器的分频比，从而调整速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的速度。
优选的，在步骤3中，计算机发出刹车停止命令后，系统生成相应的刹车信号，同时启动刹车定时器，当到达定时时间后，系统产生刹车速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的转速到刹车速度，然后有人工启动制动器，使得伺服电机的转速值快速下降到零，并且，系统将停止发送启动信号。
优选的，在步骤4中，当伺服电机停止运转后，各项传感器将伺服电机运行过程中的运行数据上传到计算机，其中包括转速传感器，角度传感器和位置传感器，分别检测出伺服电机运行过程中的转速参数、角度参数和位置参数，然后由系统将这些数据进行分析比对，从而判断伺服电机的运行状态是否正常。
本发明提出的一种伺服电机的控制方法，有益效果在于：
1、本发明通过计算出伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，然后通过分析偏差值，能够控制伺服电机以给定的数据平稳运行到给定的位置，不会在给定位置来回震荡抖动，而且可以实现精准的定位要求；
2、本发明通过计算机控制伺服的启动、速度调整和刹车停机，通过定时器精准完成计算机的控制命令，这样克服了伺服电机软件控制过程中顺序执行导致的在时序上不同步的现象，同时解决了速度调整过程中速度变化不均匀的问题，减少了主轴变速过程中的噪音，提高了主轴的使用寿命。
附图说明
图1为本发明提出的一种伺服电机的控制方法的启动的流程图；
图2为本发明提出的一种伺服电机的控制方法的速度转换的流程图；
图3为本发明提出的一种伺服电机的控制方法的刹车停机的流程图。
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。
参照图1-3，一种伺服电机的控制方法，包括如下步骤；
步骤1：获取数据，计算伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，其中，计算数据的包括反馈角度值、反馈速度值、反馈电流值；
步骤2：系统检测，通过计算机对当前伺服电机的状态数据进行分析，确保伺服电机的运行状态正常，一旦存在数据异常需要对伺服电机进行检修；
步骤3：命令控制，通过计算机发出相应的电机启动命令、速度转换命令、刹车停止命令，然后完成伺服电机的启动、加速或减速、刹车停止的一系列操作；
步骤4：数据分析，通过计算机对伺服电机在执行控制命令中的运行数据进行分析，分析伺服电机运行数据与指定数据是否存在误差。
其中，在步骤1中，首先通过反馈角度值与给定位置的角度值进行偏差计算，得到角度偏差值，角度偏差值进行PID运算得到第一运算输出值，而第一运算输出值作为速度控制端的速度给定值；然后反馈速度值与速度给定值进行偏差计算，得到速度偏差值，速度偏差值进行PID运算得到第二运算输出值，第二运算输出值作为电流控制端的电流给定值；再通过反馈电流值与电流给定值进行偏差计算，得到电流偏差值，电流偏差值进行PID运算，得到第三运算输出值，第三输出值进行变换后作为控制伺服电机运行的输入值，本发明通过计算出伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，然后通过分析偏差值，能够控制伺服电机以给定的数据平稳运行到给定的位置，不会在给定位置来回震荡抖动，而且可以实现精准的定位要求。
在步骤2中，计算机通过程序编程设定了伺服电机的操控数据，通过分析角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值是否在系统的数据偏差范围内，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值均在允许偏差范围内，则伺服电机的数据正常，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值任意一种数据超出允许偏差数据，则伺服电机存在异常，需要进行检修，确保伺服电机的运行安全；在步骤3中，计算机发出启动命令后，伺服电机的控制电路接通，然后启动速度脉冲系列，其中，速度脉冲序列生成器根据输入的当前的伺服电机速度值和速度增量的总和而生成的速度调整脉冲序列，速度调整脉冲序列的频率与当前的伺服电机速度值与所述速度增量的总和相对应，然后将启动信号传送到伺服电机的驱动器，此时使得伺服电机进行低速运行。
在步骤3中，计算机发出速度转换命令后，启动速度调整定时器，当到达触发时间间隔时，系统检测当前速度是否达到目标速度值，然后根据当前的速度值设置分频器的分频比，从而调整速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的速度；在步骤3中，计算机发出刹车停止命令后，系统生成相应的刹车信号，同时启动刹车定时器，当到达定时时间后，系统产生刹车速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的转速到刹车速度，然后有人工启动制动器，使得伺服电机的转速值快速下降到零，并且，系统将停止发送启动信号。
在步骤4中，当伺服电机停止运转后，各项传感器将伺服电机运行过程中的运行数据上传到计算机，其中包括转速传感器，角度传感器和位置传感器，分别检测出伺服电机运行过程中的转速参数、角度参数和位置参数，然后由系统将这些数据进行分析比对，从而判断伺服电机的运行状态是否正常，本发明通过计算机控制伺服的启动、速度调整和刹车停机，通过定时器精准完成计算机的控制命令，这样克服了伺服电机软件控制过程中顺序执行导致的在时序上不同步的现象，同时解决了速度调整过程中速度变化不均匀的问题，减少了主轴变速过程中的噪音，提高了主轴的使用寿命。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种伺服电机的控制方法，其特征在于，包括如下步骤；
步骤1：获取数据，计算伺服电机的当前数据与给定数据的偏差，其中，计算数据的包括反馈角度值、反馈速度值、反馈电流值；
步骤2：系统检测，通过计算机对当前伺服电机的状态数据进行分析，确保伺服电机的运行状态正常，一旦存在数据异常需要对伺服电机进行检修；
步骤3：命令控制，通过计算机发出相应的电机启动命令、速度转换命令、刹车停止命令，然后完成伺服电机的启动、加速或减速、刹车停止的一系列操作；
步骤4：数据分析，通过计算机对伺服电机在执行控制命令中的运行数据进行分析，分析伺服电机运行数据与指定数据是否存在误差。
2.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤1中，首先通过反馈角度值与给定位置的角度值进行偏差计算，得到角度偏差值，角度偏差值进行PID运算得到第一运算输出值，而第一运算输出值作为速度控制端的速度给定值；然后反馈速度值与速度给定值进行偏差计算，得到速度偏差值，速度偏差值进行PID运算得到第二运算输出值，第二运算输出值作为电流控制端的电流给定值；再通过反馈电流值与电流给定值进行偏差计算，得到电流偏差值，电流偏差值进行PID运算，得到第三运算输出值，第三输出值进行变换后作为控制伺服电机运行的输入值。
3.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤2中，计算机通过程序编程设定了伺服电机的操控数据，通过分析角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值是否在系统的数据偏差范围内，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值均在允许偏差范围内，则伺服电机的数据正常，如果角度偏差值、速度偏差值和电流偏差值任意一种数据超出允许偏差数据，则伺服电机存在异常，需要进行检修，确保伺服电机的运行安全。
4.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤3中，计算机发出启动命令后，伺服电机的控制电路接通，然后启动速度脉冲系列，其中，速度脉冲序列生成器根据输入的当前的伺服电机速度值和速度增量的总和而生成的速度调整脉冲序列，速度调整脉冲序列的频率与当前的伺服电机速度值与所述速度增量的总和相对应，然后将启动信号传送到伺服电机的驱动器，此时使得伺服电机进行低速运行。
5.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤3中，计算机发出速度转换命令后，启动速度调整定时器，当到达触发时间间隔时，系统检测当前速度是否达到目标速度值，然后根据当前的速度值设置分频器的分频比，从而调整速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的速度。
6.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤3中，计算机发出刹车停止命令后，系统生成相应的刹车信号，同时启动刹车定时器，当到达定时时间后，系统产生刹车速度的脉冲序列，进而使得伺服电机的驱动器调整伺服电机的转速到刹车速度，然后有人工启动制动器，使得伺服电机的转速值快速下降到零，并且，系统将停止发送启动信号。
7.根据权利要求1所述的一种伺服电机的控制方法，其特征在于，在步骤4中，当伺服电机停止运转后，各项传感器将伺服电机运行过程中的运行数据上传到计算机，其中包括转速传感器，角度传感器和位置传感器，分别检测出伺服电机运行过程中的转速参数、角度参数和位置参数，然后由系统将这些数据进行分析比对，从而判断伺服电机的运行状态是否正常。
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