伺服转台防飞车系统技术方案

伺服转台防飞车系统，属于伺服控制领域，解决了现有伺服转台控制系统存在的因程序跑飞、控制算法奇点、电磁干扰等问题而出现的飞车情况。该系统包括：第一数据处理单元，接收伺服转台参数、判定伺服转台是否飞车、发送控制信号；第一脉冲宽度调制电路，接收第一数据处理单元的控制信号，根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；多路模拟开关电路，接收第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关电路的控制信号，第二脉宽调制信号作为伺服电机的刹停控制信号。本发明专利技术具有安全可靠、结构简单、易于实现等优点，可以植入原伺服转台控制系统中，具有较好的经济性和实用性。

Servo turntable anti runaway system

【技术实现步骤摘要】
伺服转台防飞车系统
本专利技术属于伺服控制
，具体涉及一种伺服转台防飞车系统。
技术介绍
现有的伺服转台控制系统主要包括数据处理单元、脉冲宽度调制电路、功率级电路和伺服电机四部分。数据处理单元接收伺服转台位置、转速和目标脱靶量等参数并对其进行处理，将处理后生成的控制信号发送给脉冲宽度调制电路，脉冲宽度调制电路输出相应的脉冲宽度调制信号来控制伺服电机的方向、转速等，功率级电路用于对输出信号进行功率放大作用。这种伺服转台控制系统结构简单、成本低，但在伺服转台的调试过程中，程序跑飞、控制算法奇点、电磁干扰等问题都有可能导致脉冲宽度调制电路输出失控，造成伺服转台飞车，导致机械结构部件损坏甚至人员伤亡，存在一定的安全隐患。
技术实现思路
为了解决现有伺服转台控制系统存在的因程序跑飞、控制算法奇点、电磁干扰等问题而出现的飞车情况，本专利技术提供一种伺服转台防飞车系统，提高了伺服系统的安全性。本专利技术为解决技术问题所采用的技术方案如下：本专利技术的伺服转台防飞车系统，包括：第一数据处理单元，接收伺服转台参数、判定伺服转台是否飞车、发送控制信号；第一脉冲宽度调制电路，接收第一数据处理单元的控制信号，根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；多路模拟开关电路，接收第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关的控制信号，第二脉宽调制信号作为伺服电机的刹停控制信号。进一步的，采用主动判定方法判定伺服转台是否飞车，分为两种情况：(1)根据伺服电机的方向、速度v、最大角加速度amax，计算出伺服电机在该方向运动的极限刹停角度θ1，当角度余量Δθ小于极限刹停角度θ1时，判定转台飞车，此时通过第一脉宽调制信号控制多路模拟开关切断伺服转台控制系统对伺服电机的控制，同时输出第二脉宽调制信号刹停伺服电机；极限刹停角度θ1的计算公式为：(2)看门狗系统，即在第一数据处理单元中设置定时器，伺服转台控制系统与定时器组成看门狗系统，伺服转台控制系统每执行一次计算，则向伺服转台防飞车系统发送定时器清零的指令，若定时器超过阈值，则判定伺服控制程序跑飞，通过第一脉宽调制信号控制多路模拟开关切断伺服转台控制系统对伺服电机的控制，通过第二脉宽调制信号来控制伺服电机的刹停。进一步的，采用被动判定方法判定伺服转台是否飞车：首先，根据伺服转台控制系统的自动控制算法，计算并设定角速度、角加速度的边界条件，若在伺服转台控制系统计算过程中，有参数超过边界条件，则判定控制算法出现奇点，此时通过伺服转台控制系统中的第二数据处理单元向伺服转台防飞车系统中的第一数据处理单元发送告警信号，通过第一脉宽调制信号控制多路模拟开关切断伺服转台控制系统对伺服电机的控制，通过第二脉宽调制信号来控制伺服电机的刹停。进一步的，所述第一数据处理单元选用TI公司生产的TMS320F28335。进一步的，所述多路模拟开关选用MAX公司生产的MAX4674。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过在原伺服转台控制系统的基础上加入一组数据处理单元、脉冲宽度调制电路和多路模拟开关，实现了一种双核并行处理数据的伺服转台防飞车系统，通过并行处理数据，数据处理单元根据设定好的逻辑判断程序，判定伺服转台是否飞车，当伺服转台飞车时，数据处理单元控制多路模拟开关切断原控制信号的输出，同时输出伺服转台防飞车系统的控制信号，刹停伺服转台。本专利技术的伺服转台防飞车系统具有安全可靠、结构简单、易于实现等优点，可以植入原伺服转台控制系统中，具有较好的经济性和实用性。附图说明图1为本专利技术的伺服转台防飞车系统的结构框图。图2为本专利技术的伺服转台防飞车系统应用于伺服转台控制系统后的结构框图。图3为主动刹停判定示意图。图4为系统判定逻辑框图。图中：1、伺服转台防飞车系统，101、第一数据处理单元，102、第一脉冲宽度调制电路，103、多路模拟开关，2、伺服转台控制系统，201、第二数据处理单元，202、第二脉冲宽度调制电路，203、功率级电路，204、伺服电机。具体实施方式以下结合附图对本专利技术作进一步详细说明。如图1所示，本专利技术的伺服转台防飞车系统主要包括：第一数据处理单元101、第一脉冲宽度调制电路102、多路模拟开关103三部分。第一数据处理单元101主要用于接收伺服转台参数(伺服转台位置、转速)、判定伺服转台是否飞车、向第一脉冲宽度调制电路102发送控制信号。第一脉冲宽度调制电路102主要用于接收第一数据处理单元101的控制信号，根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的两路脉宽调制信号即第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关103的控制信号，通过输出的第一脉宽调制信号控制多路模拟开关103，第二脉宽调制信号作为伺服电机204的刹停控制信号，通过输出的第二脉宽调制信号来控制伺服电机204的刹停。多路模拟开关103能够同时接收来自伺服转台控制系统的控制信号和伺服转台防飞车系统的控制信号，并选择其中一种控制信号输出。如图2所示，现有伺服转台控制系统主要包括第二数据处理单元201、第二脉冲宽度调制电路202、功率级电路203和伺服电机204四部分。将本专利技术的伺服转台防飞车系统植入现有伺服转台控制系统中。伺服转台正常工作状态下，第二数据处理单元201接收伺服转台位置、转速和目标脱靶量等参数并对其进行处理，将处理后生成的控制信号发送给第二脉冲宽度调制电路202，第二脉冲宽度调制电路202输出相应的第三脉冲宽度调制信号，多路模拟开关103接收此第三脉冲宽度调制信号来控制伺服电机204的方向、转速等，控制伺服转台追踪目标。功率级电路203用于对输出信号进行功率放大作用。在伺服转台防飞车系统的第一数据处理单元101中设定好逻辑判断程序，在伺服转台正常工作的同时，利用第一数据处理单元101接收伺服转台参数(伺服转台位置、转速)，并根据设定好的逻辑判断程序判定伺服转台是否飞车，当伺服转台飞车时，第一数据处理单元101向第一脉冲宽度调制电路102发送控制信号，第一脉冲宽度调制电路102根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的两路脉宽调制信号即第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关103的控制信号，通过输出的第一脉宽调制信号控制多路模拟开关103切断第三脉冲宽度调制信号的输出，第二脉宽调制信号作为伺服电机204的刹停控制信号，通过输出的第二脉宽调制信号来控制伺服电机204的刹停，刹停转台。本专利技术的伺服转台防飞车系统对伺服转台是否飞车的判定流程如图4所示，主要包括以下步骤：本专利技术的伺服转台防飞车系统对伺服转台是否飞车的判定方法主要包括主动判定和被动判定两种，主动判定分为两种情况：1、第一种主动判定，根据伺服电机204的方向、速度v、最大角加速度amax，计算出伺服电机204在该方向运动的极限刹停角度θ1，具体如图3所示，其中S1为转台的可移动本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.伺服转台防飞车系统，其特征在于，包括：/n第一数据处理单元(101)，接收伺服转台参数、判定伺服转台是否飞车、发送控制信号；/n第一脉冲宽度调制电路(102)，接收第一数据处理单元(101)的控制信号，根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；/n多路模拟开关电路(103)，接收第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关电路(103)的控制信号，第二脉宽调制信号作为伺服电机(204)的刹停控制信号。/n

【技术特征摘要】
1.伺服转台防飞车系统，其特征在于，包括：
第一数据处理单元(101)，接收伺服转台参数、判定伺服转台是否飞车、发送控制信号；
第一脉冲宽度调制电路(102)，接收第一数据处理单元(101)的控制信号，根据控制信号生成相应的调宽波并输出相应的第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号；
多路模拟开关电路(103)，接收第一脉宽调制信号和第二脉宽调制信号，第一脉宽调制信号作为多路模拟开关电路(103)的控制信号，第二脉宽调制信号作为伺服电机(204)的刹停控制信号。


2.根据权利要求1所述的伺服转台防飞车系统，其特征在于，采用主动判定方法判定伺服转台是否飞车，分为两种情况：
(1)根据伺服电机(204)的运动方向、速度v、最大角速度amax，计算出伺服电机(204)在该方向运动的极限刹停角度θ1，当角度余量Δθ小于极限刹停角度θ1时，判定转台飞车，此时通过第一脉宽调制信号控制多路模拟开关(103)切断伺服转台控制系统对伺服电机(204)的控制，同时输出第二脉宽调制信号刹停伺服电机(204)；极限刹停角度θ1的计算公式为：



(2)看门狗系统，即在第一数据处理单元(101)中设置定时器，伺服转台控制系统与定时器组成看门狗系统，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘阳，姜润强，张振东，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22