具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法技术方案

本公开提供一种具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，位置闭环反馈伺服系统包括驱动电路和自锁性传动机构，自锁性传动机构包括电机和位置传感器，控制方法包括：步骤1)将控制信号U传输至驱动电路；步骤2)驱动电路对自锁性传动机构进行驱动；步骤3)位置传感器测量自锁性传动机构的输出信号U1并生成位置反馈信号kU1，k为反馈系数；步骤4)将控制信号U立即切换为‑kU1或kU1，以控制信号‑kU1或kU1对自锁性传动机构进行驱动。

Control method of position closed loop feedback servo system with self-locking transmission mechanism

The invention discloses a position closed loop feedback servo system control method with a self-locking transmission mechanism. The position closed loop feedback servo system includes a driving circuit and a self-locking transmission mechanism. The self-locking transmission mechanism includes a motor and a position sensor. The control method includes: step 1) transmitting a control signal U to a driving circuit; Step 2) The driving circuit drives the self-locking transmission mechanism; Step 3) The position sensor measures the output signal U1 of the self-locking transmission mechanism and generates the position feedback signal kU1, K as the feedback coefficient; Step 4) The control signal U is immediately switched to kU1 or kU1 to drive the self-locking transmission mechanism with the control signal kU1 or kU1.

【技术实现步骤摘要】
具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法
本公开涉及机电行业
，尤其涉及一种具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法。
技术介绍
在机电行业
，广泛使用位置闭环反馈伺服系统，传动机构是伺服系统的主要组成部件。传动机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，是自动控制系统的重要环节，它利用液体、气体、电力或其它能源，在某种控制信号作用下工作，转化为具有一定角位移或直线位移驱动作用，并能达到所需的位置精度控制要求。在许多应用中，要求传动机构输出力或力矩很大，此时必须提高整个控制系统的效率，否则将造成很大功耗，不利于环保及降低运行维护成本。在许多应用中，由于要求传动机构必须增强工作安全性能，以降低对设备和人员的伤害，因此常常使用带有自锁性的传动机构。自锁性传动机构由于机械结构形式限制，其相互配合的运动部件本身摩擦系数较大，机械效率较低。而且对于位置闭环反馈伺服系统，当输出到达所需时，随着负载的增大，所需功耗逐渐增大，对于大负载，需要频繁变换位置的伺服系统，由于其功耗很大，效率很低，发热严重，会常常出现可靠性方面问题。
技术实现思路
为了解决至少一个上述技术问题，本公开提供一种新型的具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，通过以下技术方案实现。一种具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，位置闭环反馈伺服系统包括驱动电路和自锁性传动机构，自锁性传动机构包括电机和位置传感器；控制方法包括：步骤1)将控制信号U传输至驱动电路；步骤2)驱动电路对自锁性传动机构进行驱动；步骤3)位置传感器测量自锁性传动机构的输出信号U1并生成位置反馈信号kU1，k为反馈系数；步骤4)将控制信号U立即切换为-kU1或kU1，以控制信号-kU1或kU1对自锁性传动机构进行驱动。根据本公开的至少一个实施方式，上述输出信号U1例如为输出转角。根据本公开的至少一个实施方式，上述控制信号U来自位置闭环反馈伺服系统的上级系统。根据本公开的至少一个实施方式，位置闭环反馈伺服系统还包括综合电路，综合电路对控制信号U进行预处理后将其传输至驱动电路。根据本公开的至少一个实施方式，综合电路包括依次连接的校正电路和隔离电路。根据本公开的至少一个实施方式，自锁性传动机构还包括减速器，电机、减速器和位置传感器依次连接。根据本公开的至少一个实施方式，位置传感器和综合电路之间配置有反馈回路。根据本公开的至少一个实施方式，驱动电路对电机进行驱动。根据本公开的至少一个实施方式，反馈回路接收位置传感器测得的位置反馈信号并传输给综合电路。根据本公开的至少一个实施方式，反馈回路为正反馈回路或负反馈回路。根据本公开的至少一个实施方式，位置传感器为位置反馈传感器。附图说明附图示出了本公开的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本公开的原理，其中包括了这些附图以提供对本公开的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。图1是本公开具体实施方式的具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统的原理图。具体实施方式下面结合附图和实施方式对本公开作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本公开的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本公开相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本公开。如图1所示，本实施方式的具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，位置闭环反馈伺服系统包括驱动电路和自锁性传动机构，自锁性传动机构包括电机和位置传感器；控制方法包括：步骤1)将来自位置闭环反馈伺服系统的上级系统的控制信号U传输至驱动电路；步骤2)驱动电路对自锁性传动机构进行驱动；步骤3)位置传感器测量自锁性传动机构的输出转角并生成位置反馈信号kU1，k为反馈系数；步骤4)将控制信号U立即切换为-kU1或kU1，以控制信号-kU1或kU1对自锁性传动机构进行驱动。其中，位置闭环反馈伺服系统还包括综合电路，综合电路对控制信号U进行预处理后将其传输至驱动电路。综合电路包括依次连接的校正电路和隔离电路。自锁性传动机构还包括减速器，电机、减速器和位置传感器依次连接。位置传感器和综合电路之间配置有反馈回路，反馈回路为正反馈回路或负反馈回路，反馈回路接收位置传感器测得的位置反馈信号并传输给综合电路。具体的，驱动电路对电机进行驱动。位置反馈传感器。本实施方式的位置闭环反馈伺服系统工作原理如下：控制信号U与反馈回路kU1形成偏差，经功率放大，然后驱动电机，推动传动机构运动，使传动机构的输出转角到达与控制信号U相对应的位置。输出转角由位置反馈传感器测得并生成位置反馈信号U1(本实施方式中k＝1)，实际工作中U1若在位置反馈要求δ的范围之内，即为满足要求，否则判断为不合格，位置反馈要求δ是上级系统对伺服系统提出的位置控制精度要求。在本实施方式中，伺服系统的一般控制方式如下：来自上级系统的控制信号U与位置传感器的反馈信号U1形成偏差(在本实施方式中k＝1)，经伺服放大器进行功率放大，然后驱动电机，推动传动机构向减小偏差的方向转动，使输出转角到达与控制信号U相对应的位置。例如，当U分别为0V、2V、4V、6V、8V、10V时，此时伺服系统承受的力(力矩)负载逐渐增大，控制信号U与位置传感器的反馈信号U1形成偏差逐渐增大，工作电流I1随之逐渐增大。测试结果如表1，U1均符合位置反馈要求δ的范围，可判断本公开的位置闭环反馈伺服系统的位置反馈精度合格。表1控制信号U(V)位置反馈要求δ(V)反馈U1(V)电流I1(A)0±0.488-0.153.152-(2±0.568)-1.763.564-(4±0.648)-3.744.236-(6±0.728)-5.735.968-(8±0.808)-7.727.3810-(10±0.888)-9.687.76降低伺服系统功耗的控制方法如下：伺服系统先按上述一般控制方式工作，然后控制信号U立即切换为-U1，测得反馈信号U2、电流I2，测试结果如表2。表2可见，U2与U1相比，基本无变化，即位置控制精度不变或变化很小，仍然符合位置反馈要求δ的范围。但此时工作电流I2与I1相比，大幅度下降，例如当控制信号为10V时，工作电流从7.76A减小到0.4A，减小了约95％。具体的，上述位置闭环反馈伺服系统在来自上级系统的控制信号U作用下工作后，测得位置反馈信号U1，然后控制信号U1立即切换为kU1(正反馈系统，图1反馈回路为正反馈回路)或-kU1(负反馈系统，图1反馈回路为负反馈回路)。本公开的具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统，利用传动结构的自锁性，进行控制信号切换，可维持伺服系统的控制精度不变，大幅度减小工作电流，减小系统发热，提高系统效率，提高产品的工作可靠性及安全性。本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本公开，而并非是对本公开的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本公开的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，所述位置闭环反馈伺服系统包括驱动电路和自锁性传动机构，所述自锁性传动机构包括电机和位置传感器；其特征在于，所述控制方法包括：步骤1)将控制信号U传输至所述驱动电路；步骤2)所述驱动电路对所述自锁性传动机构进行驱动；步骤3)所述位置传感器测量所述自锁性传动机构的输出信号U1并生成位置反馈信号kU1，k为反馈系数；步骤4)将控制信号U立即切换为‑kU1或kU1，以控制信号‑kU1或kU1对所述自锁性传动机构进行驱动。

【技术特征摘要】
1.一种具有自锁性传动机构的位置闭环反馈伺服系统控制方法，所述位置闭环反馈伺服系统包括驱动电路和自锁性传动机构，所述自锁性传动机构包括电机和位置传感器；其特征在于，所述控制方法包括：步骤1)将控制信号U传输至所述驱动电路；步骤2)所述驱动电路对所述自锁性传动机构进行驱动；步骤3)所述位置传感器测量所述自锁性传动机构的输出信号U1并生成位置反馈信号kU1，k为反馈系数；步骤4)将控制信号U立即切换为-kU1或kU1，以控制信号-kU1或kU1对所述自锁性传动机构进行驱动。2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述输出信号U1例如为输出转角。3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制信号U来自所述位置闭环反馈伺服系统的上级系统。4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴宏军，王顺伟，张明伟，张华，
申请(专利权)人：航天科工智能机器人有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11