CN111817644A - 一种简易高精度伺服转台控制方法 - Google Patents

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赵康
张允志
马韬
张政
张本顺
李萌萌
孙宏伟
廖良闯
李红星
李荣平
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716th Research Institute of CSIC
Jiangsu Jari Technology Group Co Ltd
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P23/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by a control method other than vector control
    • H02P23/0004—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control

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Abstract

本发明公开了一种简易高精度伺服转台控制方法，包括：接收上位机位置指令；控制器进行路径拟合；控制器对拟合路径进行位置加密处理；控制器根据系统运动指标要求，对加密位置数据进行约束，生成插值数据；利用实时的通信总线，控制器将插值数据发送到伺服驱动器；控制器向上位机反馈当前系统运行信息。本发明利用伺服驱动器进行伺服电机三环控制，控制器进行路径规划任务的伺服控制模式，该方法在保证伺服系统性能同时简化设计过程，降低对设计人员的能力要求，缩短系统设计周期，方便转台系统的后期维护。

Description

一种简易高精度伺服转台控制方法
技术领域
本发明涉及转台伺服控制技术，特别一种简易高精度伺服转台控制方法。
背景技术
转台是高精度的复杂的伺服控制系统，其控制方法是转台控制系统的核心，也是影响转台控制性能的关键因素之一。转台系统中存在众多的非线性因素和不确定性，如摩擦力矩、电机的力矩波动、元件的死区和非线性特性以及环境因素等，它们会直接影响系统的控制性能。
工程应用中采用经典的PID控制结合先进的控制方法，如图1，提高系统抗干扰能力，补偿转台系统中存在众多非线性和不确定因素，在设计过程中需要建立伺服控制系统的数学模型，数学模型准确性越高，越有利提升转台性能及运行精度，该过程对设计人员的能力及工程经验要求较高，即使优秀的设计人员在后期的调试过程中，也需要根据实际使用环境和伺服系统对控制参数进行反复的测试微调。
发明内容
本发明的目的在于提供一种简易高精度伺服转台控制方法，能够简化设计过程，降低对设计人员的能力要求，缩短系统设计周期，方便转台系统的后期维护。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种简易高精度伺服转台控制方法，包括以下步骤：
接收上位机位置指令；
控制器进行路径拟合；
控制器对拟合路径进行位置加密处理，所述位置加密处理是指将时间进行细分，以更密时间间隔向伺服驱动器发送位置信息；
控制器根据系统运动指标要求，对加密位置数据进行约束，生成插值数据；
利用实时的通信总线，控制器将插值数据发送到伺服驱动器；
控制器向上位机反馈当前系统运行信息。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明提出的控制方法中，控制器只负责伺服的路径规划，不参与伺服三环控制，简化设计过程，降低对设计人员的能力要求；(2)该方法不受外部使用环境影响及硬件平台的限制，可移植性强；(3)该方法可拓展至多轴伺服控制系统中。
附图说明
图1为传统工程应用伺服转台控制系统框图。
图2为简易伺服转台控制系统框图。
图3为简易伺服转台控制系统工作流程图。
图4为10度调弦运动仿真曲线图。
图5(a)为正弦跟踪仿真曲线图，图5(b)为正弦跟踪误差曲线图。
具体实施方式
如图2、图3所示，一种简易高精度伺服转台控制方法，包括以下步骤：
步骤1，上位机以固定周期向控制器发送数据信息，信息内容包含新的伺服位置以及其它控制命令等，发送数据的周期时间要求具有较高的精度。
步骤2，控制器以同样时间周期向上位机反馈信息，信息内容包括当前位置信息，伺服系统运行状态，当前错误信息等；信息上传对时间精度要求低于步骤1，主要与上位机处理机制有关。
步骤3，路径拟合方程解算，将从上位机接收到的新位置信息带入方程，根据当前已知信息求解方程未知参数：
方程：
y＝ax3+bx2+cx+d (1)
已知：
x0＝0,y0＝Po (2)
xt＝T,yt＝Pt (3)
Figure BDA0002585675360000021
其中，x0、xt为时间，y0、yt为对应时刻的位置信息，Po为上次拟合值，Pt为接收上位机位置信息值，T为上位机通信周期，dy0为上次拟合速度值；由已知条件即可求得方程(1)未知系数：a、b、c及d值。
步骤4，位置加密，方程(1)拟合出未来通信周期内的运动曲线方程，为实现伺服电机更加平滑运行，需要将时间进行细分，以更密时间间隔向伺服驱动器发送位置信息。
步骤5、生成伺服插值数据，利用已知限制条件：路径规划最大速度Vmax，路径规划最小速度Vmin以及规划加速度Acc等信息，对步骤4计算得到的加密位置数据进行约束，约束方程为：
Figure BDA0002585675360000031
公式(5)中ΔT为加密的时间周期，Yn为公式(1)在x＝n时得到的输出值即n时刻的拟合位置，Vn为n时刻计算得到的速度，通过公式(5)即可得到新加密数据Ytarget作为伺服驱动器插值数据。
步骤6、伺服驱动器控制，选用具有位置插值功能的伺服驱动器，控制器通过实时通信总线与伺服驱动器进行通信，步骤5得到的插值数据通过通信总线发送给伺服驱动器，驱动器将实时伺服状态及伺服故障等信息反馈回控制器。
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。
实施例
一种简易高精度伺服转台控制方法，包括以下步骤：
步骤1，上位机以20ms为周期向控制器发送数据信息，信息内容包含新的伺服位置以及其它控制命令等；发送数据的周期时间要求具有较高的精度，例如时间误差在±1ms范围内。上位机与控制器之间可以通过网络、422或者485等总线通信方式完成通信，要求数据传输距离长、抗干扰且稳定可靠。
步骤2，控制器以20ms时间周期向上位机反馈信息，信息内容包括当前位置信息，伺服系统运行状态，当前错误信息等；信息上传对时间精度要求较低，一般在±10ms范围内即可满足使用要求，主要与上位机处理机制有关。
步骤3，路径拟合方程解算，将从上位机接收到的新位置信息带入方程，根据当前已知信息求解方程未知参数：
方程：
y＝ax3+bx2+cx+d (1)
已知：
x0＝0,y0＝Po (2)
xt＝0.02,yt＝Pt (3)
Figure BDA0002585675360000032
其中Po为上次拟合值，Pt为接收上位机位置信息值，dy0为上次拟合速度值；由已知条件即可求得方程(1)未知系数：a、b、c及d值。
步骤4，位置加密，方程(1)拟合出未来20ms运动曲线方程，为实现伺服电机更加平滑运行，需要将20ms时间细分为2ms(控制器能力强可以实现1ms)间隔，以2ms周期向伺服驱动器发送位置信息。
步骤5、生成伺服插值数据，利用已知限制条件：路径规划最大速度Vmax，路径规划最小速度Vmin以及规划加速度Acc等信息，对步骤4计算得到的加密位置数据进行约束，约束方程为：
Figure BDA0002585675360000041
公式(5)中Yn为公式(1)在x＝n时得到的输出值即n时刻的拟合位置，Vn为n时刻计算得到的速度，通过公式(5)即可得到新加密数据Ytarget作为伺服驱动器插值数据。
步骤6、伺服驱动器控制，选用具有位置插值功能的伺服驱动器，控制器通过实时通信总线与伺服驱动器进行通信，步骤5得到的插值数据通过通信总线发送给伺服驱动器，驱动器将实时伺服状态及伺服故障等信息反馈回控制器。控制器与伺服驱动器之间通信要求实时性高，数据误码率低且抗干扰能力强，目前工业应用的伺服驱动大多采用CanOpen或者EtherCat等现场总线通信方式，满足系统使用要求。
算法仿真，具体指定Vmax＝45°/s,Vmin＝-45°/s，Acc＝60°/s2，图4给出在10度调弦的时候，采用本发明得到的运动曲线；图5(a)、图5(b)为对正弦曲线进行跟踪时候的规划曲线及误差，验证了本发明的有效性。

Claims (9)

1.一种简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
接收上位机位置指令；
控制器进行路径拟合；
控制器对拟合路径进行位置加密处理，所述位置加密处理是指将时间进行细分，以更密时间间隔向伺服驱动器发送位置信息；
控制器根据系统运动指标要求，对加密位置数据进行约束，生成插值数据；
利用实时的通信总线，控制器将插值数据发送到伺服驱动器；
控制器向上位机反馈当前系统运行信息。
2.根据权利要求1所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，所述接收上位机位置指令，具体方法如下：
上位机以固定周期向控制器发送数据信息，数据信息内容包含新的伺服位置以及其它控制命令；
控制器以同样时间周期向上位机反馈信息，反馈信息内容包括当前位置信息、伺服系统运行状态、当前错误信息。
3.根据权利要求2所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，上位机与控制器之间通过网络、422或者485总线通信方式完成通信。
4.根据权利要求1所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，控制器进行路径拟合，具体为：
路径拟合方程解算，将从上位机接收到的新位置信息带入方程，根据当前已知信息求解方程未知参数：
方程：
y＝ax3+bx2+cx+d (1)
已知：
x0＝0,y0＝Po (2)
xt＝T,yt＝Pt (3)
Figure FDA0002585675350000011
其中，x0、xt为时间，y0、yt为对应时刻的位置信息，Po为上次拟合值，Pt为接收上位机位置信息值，T为上位机通信周期，dy0为上次拟合速度值；由已知条件即可求得方程(1)未知系数：a、b、c及d值。
5.根据权利要求4所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，控制器对拟合路径进行位置加密处理，具体为：方程(1)拟合出未来通信周期内的运动曲线方程，将时间进行细分，以更密时间间隔向伺服驱动器发送位置信息。
6.根据权利要求5所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，将时间细分为2ms间隔，以2ms周期向伺服驱动器发送位置信息。
7.根据权利要求5所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，控制器根据系统运动指标要求，对加密位置数据进行约束，生成插值数据，具体为：
利用已知限制条件：路径规划最大速度Vmax，路径规划最小速度Vmin以及规划加速度Acc，对上一步计算得到的加密位置数据进行约束，约束方程为：
Figure FDA0002585675350000021
公式(5)中ΔT为加密的时间周期，Yn为公式(1)在x＝n时得到的输出值即n时刻的拟合位置，Vn为n时刻计算得到的速度，通过公式(5)即可得到新加密数据Ytarget作为伺服驱动器插值数据。
8.根据权利要求7所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，控制器将插值数据发送到伺服驱动器，具体为：将上一步得到的插值数据通过通信总线发送给伺服驱动器，伺服驱动器将实时伺服状态及伺服故障信息反馈回控制器。
9.根据权利要求1或8所述的简易高精度伺服转台控制方法，其特征在于，控制器与伺服驱动器之间采用CanOpen或者EtherCat现场总线通信方式。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101034495A (zh) * 2007-01-09 2007-09-12 方科峰 数字交通系统
JP2007316862A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Yaskawa Electric Corp サーボドライバおよび複数軸のサーボシステム
CN101150272A (zh) * 2007-11-09 2008-03-26 大连光洋科技工程有限公司 总线式智能电机
CN107517157A (zh) * 2016-06-16 2017-12-26 华为技术有限公司 一种路径确定方法、装置和系统
CN209946684U (zh) * 2019-08-12 2020-01-14 成都零启自动化控制技术有限公司 一种新型高精度伺服转台控制装置
CN111352342A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 一种基于转台控制的伺服驱动器的优化控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007316862A (ja) * 2006-05-24 2007-12-06 Yaskawa Electric Corp サーボドライバおよび複数軸のサーボシステム
CN101034495A (zh) * 2007-01-09 2007-09-12 方科峰 数字交通系统
CN101150272A (zh) * 2007-11-09 2008-03-26 大连光洋科技工程有限公司 总线式智能电机
CN107517157A (zh) * 2016-06-16 2017-12-26 华为技术有限公司 一种路径确定方法、装置和系统
CN111352342A (zh) * 2018-12-20 2020-06-30 沈阳高精数控智能技术股份有限公司 一种基于转台控制的伺服驱动器的优化控制方法
CN209946684U (zh) * 2019-08-12 2020-01-14 成都零启自动化控制技术有限公司 一种新型高精度伺服转台控制装置

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
陈大鹏等: "伺服转台智能PID 复合控制算法研究", 《仪表技术》 *

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