CN206115263U - 一种基于总线的模块化伺服控制快速验证系统 - Google Patents
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Abstract
一种基于总线的模块化伺服控制快速验证系统，包括PXI实时控制平台(6)、PXI嵌入式控制器(7)、1553B总线通信模块(8)、CAN总线通信模块(9)、模拟量输入输出模块(10)、电压转电流模块(11)；PXI嵌入式控制器(7)的PXI接口端通过第一PXI插槽(12)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，1553B总线通信模块(8)的PXI接口端通过第二PXI插槽(13)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，CAN总线通信模块(9)的PXI接口端通过第三PXI插槽(14)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块(10)的PXI接口端通过第四PXI插槽(15)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块(10)的电压输出接口与电压转电流模块(11)的电压输入接口连接。
Description
技术领域
本实用新型属于伺服控制技术领域，具体涉及一种基于总线的模块化伺服控制快速验证系统。
背景技术
伺服执行机构按照驱动元件的不同主要分为液压作动器和机电作动器两种，液压作动器采用液压油作为动力传递介质，机电作动器采用伺服电机作为核心动力元件，二者虽然控制特性不同，但在伺服控制算法设计方面通常采用类似的总体设计和仿真方法。通常，液压作动器和机电作动器都需要配置伺服控制驱动器对作动器位移进行闭环控制，作动器各项动静态性能与伺服控制驱动器运行的伺服控制算法息息相关。传统的伺服控制驱动器算法设计过程是：首先建立伺服控制模型，并根据作动器负载对象完成仿真分析，然后将设计参数通过嵌入式软件编程下载到真实的基于数字信号处理硬件的伺服控制驱动器，最终经过伺服控制驱动器与作动器的联合测试获得伺服控制整体性能参数，并按此过程经多次迭代，直至伺服特性满足使用要求。
传统的伺服控制算法设计和验证过程，存在以下不足：
1)伺服控制算法设计仿真所使用的工具与伺服控制驱动器硬件彼此独立，控制算法不能直接下载至控制驱动器直接运行，通常设计仿真使用一个工具软件，算法实现又要重新使用嵌入式软件进行编程，工作效率低，开发周期长。
2)伺服控制驱动器通常是根据特定应用对象或项目进行定制开发的，不具备通用性，因此控制算法在使用嵌入式软件编程实现时，需要与硬件环境相匹配，代码通用性不强，编程工作量大。
3)伺服控制算法的设计开发工作通常要早于伺服控制驱动器硬件实物研制，在这种情况下，伺服控制算法只能开展仿真分析工作，不能及时地安装于伺服控制驱动器硬件进行实物验证，因此不能高效率地通过实物试验验证进行算法修正和优化。
实用新型内容
本实用新型的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供一种基于总线的模块化伺服控制快速验证系统。
本实用新型的技术解决方案是：基于总线的模块化伺服控制快速验证系统，包括PXI实时控制平台、PXI嵌入式控制器、1553B总线通信模块、CAN总线通信模块、模拟量输入输出模块、电压转电流模块；
PXI嵌入式控制器的PXI接口端通过第一PXI插槽与PXI实时控制平台的PXI接口端连接，1553B总线通信模块的PXI接口端通过第二PXI插槽与PXI实时控制平台的PXI接口端连接，CAN总线通信模块的PXI接口端通过第三PXI插槽与PXI实时控制平台的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块的PXI接口端通过第四PXI插槽与PXI实时控制平台的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块的电压输出接口与电压转电流模块的电压输入接口连接。
快速控制原型设计对象为机电作动器时，1553B总线通信模块的总线输入端与伺服机构测试仪的1553接口连接，CAN总线通信模块的输出端与机电作动器的驱动CAN接口连接。
快速控制原型设计对象为液压作动器时，模拟量输入输出模块的电压输入接口与液压作动器的位移传感器输出接口连接，电压转电流模块的电流输出接口与待测液压作动器的伺服阀线圈接口连接。
本实用新型与现有技术相比有益效果为：
1)本实用新型能将上位机建立的伺服控制数学模型和算法编译后传输到下位机中在线实时调试或运行；2)本实用新型通过将位置摆角指令解算为作动器位移指令，通过CAN接口控制伺服驱动器实现机电作动器位置闭环控制和数字状态反馈信号的采集，实现机电作动器伺服控制算法的硬件在回路调试运行；3)本实用新型通过驱动伺服阀线圈，实现液压作动器位置闭环控制和数字状态反馈信号的采集，实现液压作动器伺服控制算法的硬件在回路调试运行；4)提高了伺服控制算法设计和调试效率，缩短伺服机构研制周期。
附图说明
图1为本实用新型所提供的基于总线的模块化伺服控制快速验证系统组成图；
图2本实用新型所提供的基于总线的模块化伺服控制快速验证系统面向机电作动器的控制原型原理图；
图3为本实用新型所提供的基于总线的模块化伺服控制快速验证系统面向液压作动器的控制原型原理图；
图中：1-基于总线的模块化伺服控制快速验证系统，2-机电作动器，3-液压作动器，4-伺服机构测试仪，5-上位机，6-PXI实时控制平台，7-PXI嵌入式控制器，8-1553B总线通信模块，9-CAN总线通信模块，10-模拟量输入输出模块，11-电压转电流模块，12-第一PXI插槽，13-第二PXI插槽，14-第三PXI插槽，15-第四PXI插槽，16-下位机。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，上位机4的LAN接口与下位机16的PXI嵌入式控制器7的以太网接口端连接，1553B总线通信模块8的总线输入端与伺服机构测试仪4的1553接口连接，CAN总线通信模块9的输出端与机电作动器2的驱动CAN接口连接，模拟量输入输出模块10的电压输出接口与电压转电流模块11的电压输入接口连接，模拟量输入输出模块10的电压输入接口与待测液压作动器3的位移传感器输出接口连接，电压转电流模块11的电流输出接口与液压作动器3的伺服阀线圈接口连接。
如图1、图2、图3所示，PXI嵌入式控制器7的PXI接口端通过第一PXI插槽12与PXI实时控制平台6的PXI接口端连接，1553B总线通信模块8的PXI接口端通过第二PXI插槽13与PXI实时控制平台6的PXI接口端连接，CAN总线通信模块9的PXI接口端通过第三PXI插槽14与PXI实时控制平台6的PXI接口端连接，模拟量采集模块10的PXI接口端通过第四PXI插槽15与PXI实时控制平台6的PXI接口端连接。
如图2所示，上位机4的LAN接口与下位机16的PXI嵌入式控制器7的以太网接口端连接，1553B总线通信模块8的总线输入端与伺服机构测试仪4的1553接口连接，CAN总线通信模块9的输出端与机电作动器2的驱动CAN接口连接。
如图3所示，上位机4的LAN接口与下位机16的PXI嵌入式控制器7的以太网接口端连接，1553B总线通信模块8的总线输入端与伺服机构测试仪4的1553接口连接，模拟量输入输出模块10的电压输出接口与电压转电流模块11的电压输入接口连接，模拟量输入输出模块10的电压输入接口与液压作动器3的位移传感器输出接口连接，电压转电流模块11的电流输出接口与待测液压作动器3的伺服阀线圈接口连接。
上位机5采用HP 8570w移动工作站，下位机16基于PXI快速原型机，其中，PXI实时控制平台6采用NI PXI-1042机箱集成显示终端构成，嵌入式控制器7采用NI PXI-8110嵌入式控制器，1553B总线通信模块8采用AIT MIL-STD-1553总线通信模块，CAN总线通信模块9采用NI PXI-8464CAN总线通信模块，模拟量输入输出模块10采用NI PXI-6251模拟量采集模块。
如图1、图2和图3所示，本实用新型所提供的基于总线的模块化伺服控制快速验证系统的工作原理：基于PXI快速原型机的下位机16是本实用新型的硬件支撑基本平台，其内部通过PXI硬件通信接口的第一PXI插槽12～第四PXI插槽15实现分别嵌入PXI嵌入式控制器7、1553B总线通信模块8、CAN总线通信模块9和模拟量输入输出模块10。本实用新型针对机电作动器或液压作动器进行伺服机构控制策略快速原型设计和验证。1在进行机电作动器快速控制原型设计和验证时，在上位机5建立机电伺服控制数学模型，完成伺服控制算法设计仿真后，将算法编译后传输到下位机16中，下位机16的1553B总线通信模块8工作模式为RT状态，伺服机构测试仪4的1553B总线通信模块工作模式为BC状态，由上位机5下发至下位机16的伺服控制程序实时运行，通过1553B总线接收来自测试仪的伺服机构位置指令，同时通过CAN总线通信模块9将控制指令转换为位移指令驱动机电作动器2动作，并通过1553总线通信模块8将伺服反馈状态信号上传至测试仪4，从而完成对机电作动器的性能测试，获得当前伺服控制算法下的性能参数，每完成一次伺服控制算法设计均可以通过在线下载至快速控制原型实时运行，获得硬件在回路情况下的机电伺服控制算法验证。2在进行液压作动器快速控制原型设计和验证时，在上位机5建立液压伺服控制数学模型，完成液压伺服控制算法设计仿真后，将算法编译后传输到下位机16中，下位机16的1553B总线通信模块8工作模式为RT状态，伺服机构测试仪4的1553B总线通信模块工作模式为BC状态，由上位机5下发至下位机16的伺服控制程序实时运行，通过1553B总线接收来自测试仪的伺服机构位置指令，与同时通过模拟量输入输出模块10采集的液压作动器位移反馈信号形成负反馈位移闭环控制，同时通过模拟量输入输出模块10将控制指令转换电压信号，并经过电压转电流模块11转换为液压作动器3伺服阀线圈电流控制信号，并通过1553总线通信模块8将伺服反馈状态信号上传至测试仪4，从而完成对液压作动器的性能测试，获得当前伺服控制算法下的性能参数，每完成一次液压伺服控制算法设计均可以通过在线下载至快速控制原型实时运行，获得硬件在回路情况下的液压伺服控制算法验证。
上面结合附图和实施例对本实用新型作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下做出各种变化。本实用新型中未作详细描述的内容均可以采用现有技术。
Claims (3)
1.基于总线的模块化伺服控制快速验证系统，其特征在于：包括PXI实时控制平台(6)、PXI嵌入式控制器(7)、1553B总线通信模块(8)、CAN总线通信模块(9)、模拟量输入输出模块(10)、电压转电流模块(11)；
PXI嵌入式控制器(7)的PXI接口端通过第一PXI插槽(12)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，1553B总线通信模块(8)的PXI接口端通过第二PXI插槽(13)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，CAN总线通信模块(9)的PXI接口端通过第三PXI插槽(14)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块(10)的PXI接口端通过第四PXI插槽(15)与PXI实时控制平台(6)的PXI接口端连接，模拟量输入输出模块(10)的电压输出接口与电压转电流模块(11)的电压输入接口连接。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：快速控制原型设计对象为机电作动器时，1553B总线通信模块(8)的总线输入端与伺服机构测试仪(4)的1553接口连接，CAN总线通信模块(9)的输出端与机电作动器(2)的驱动CAN接口连接。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于：快速控制原型设计对象为液压作动器时，模拟量输入输出模块(10)的电压输入接口与液压作动器(3)的位移传感器输出接口连接，电压转电流模块(11)的电流输出接口与待测液压作动器(3)的伺服阀线圈接口连接。
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109243285A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-18 | 湖北文理学院 | 一种基于快速控制原型的电机转速控制实验平台及方法 |
| CN109656263A (zh) * | 2017-10-11 | 2019-04-19 | 江西洪都航空工业集团有限责任公司 | 一种发动机参数修正方法 |
| CN111538318A (zh) * | 2020-06-16 | 2020-08-14 | 成都航利航空科技有限责任公司 | 一种数字调节器单模块检测系统 |
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| CN109243285A (zh) * | 2018-11-12 | 2019-01-18 | 湖北文理学院 | 一种基于快速控制原型的电机转速控制实验平台及方法 |
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