一种伺服系统时序控制电路及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伺服系统时序控制电路及方法。该电路包括通讯接口电路、采样电路、控制电路、电平转换电路、以及光耦隔离电路；所述控制电路的第一输入端与所述通讯接口电路连接，所述控制电路的第二输入端与所述采样电路连接，所述电平转换电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的输入端与所述电平转换电路的输出端连接。本发明专利技术具有功耗低、体积小、成本低的优点。

A timing control circuit and method of servo system

【技术实现步骤摘要】
一种伺服系统时序控制电路及方法
本专利技术属于机电控制
，更具体地，涉及一种伺服系统时序控制电路及方法。
技术介绍
随着伺服系统在光电、雷达、火控等高技术武器装备中的广泛应用，型号武器系统对伺服配套单机在高精度、高动态性能、高轻质比、高集成度、低功耗、低成本等方面提出了更高的要求。随着伺服系统功率的不断提高，特别是在配套伺服测试方面，对于配断电时序功能要求越更高。目前，国内武器型号产品的伺服系统绝大多数采用电源反向控制技术，但这种方案大部分存在控制和驱动配断电时序要求，经常会由于配断电错误，导致产品器件受损的问题，传统解决措施主要为：在功率电源部分增加配电控制电路，但随着伺服功率和功率质量比不断提高，该电路设计方案很难满足当前对于轻质化、功耗及成本设计要求，这是伺服系统控制驱动电路设计方案的固有缺陷。
技术实现思路
针对现有技术的至少一个缺陷或改进需求，本专利技术提供了一种伺服系统时序控制电路及方法，可以低功耗、小体积、低成本的要求。为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种伺服系统时序控制电路，包括通讯接口电路、采样电路、控制电路、电平转换电路、以及光耦隔离电路；所述控制电路的第一输入端与所述通讯接口电路连接，所述控制电路的第二输入端与所述采样电路连接，所述电平转换电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的输入端与所述电平转换电路的输出端连接；所述通讯接口电路用于采集位置参考值，所述采样电路用于采集伺服系统的位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值，所述控制电路用于根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号，所述电平转换电路用于将接收的PWM控制信号进行逻辑电平转换，所述光耦隔离电路用于根据接收的逻辑电平转换信号输出隔离驱动信号来驱动伺服系统。优选地，所述根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号具体是：根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值进行运算处理获得误差控制量；若控制误差量为正，则生成第一脉冲信号以驱动伺服机构按照第一方向偏转；若控制误差量为负，则生成第二脉冲信号以驱动伺服机构按照第二方向偏转；若控制误差量为零，则不生成脉冲信号。优选地，所述运算处理具体是：根据公式进行比例积分微分运算处理，其中，Uc(k)为误差控制量，Kp为自定义的比例系数；Kd为自定义的速度误差系数；e(k)为位置参考值与位置反馈值的误差，Spd_ref为根据e(k)计算的参考速度值，Spd_act为速度反馈值，为误差积分环节，e(i)为积分量，Ki为积分系数，i是指积分变量，k是指积分总次数。优选地，伺服系统时序控制电路，还包括功率放大电路，所述功率放大电路的输入端与所述光耦隔离电路的输出端连接，用于将隔离驱动信号进行功率放大来驱动伺服系统。优选地，所述控制电路包括集成控制芯片(D1)、第一二极管(V1)、第二二极管(V2)、第三二极管(V3)、第四二极管(V4)、第五二极管(V5)、第六二极管(V6)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)；所述电平转换电路为逻辑芯片(N1)；所述光耦隔离电路包括第一光耦隔离芯片(D2)、第二光耦隔离芯片(D3)、第七电阻(R7)和第八电阻(R8)；所述第一电阻(R1)的一端同时与第六二极管(V5)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第一电阻(R1)的另一端接外部电源(VCC1)；第二电阻(R2)的一端同时与第五二极管(V5)、集成控制芯片D1和逻辑芯片N1连接，所述第二电阻(R2)的另一端接外部电源(VCC1)；所述第三电阻(R3)的一端同时与第四二极管(V4)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第三电阻(R3)的另一端接外部电源(VCC1)；所述第四电阻(R4)的一端同时与第三二极管(V3)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第四电阻(R4)的另一端接外部电源(VCC1)；所述第五电阻(R5)的一端同时与第二二极管(V2)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第五电阻(R5)的另一端接外部电源(VCC1)；所述第六电阻(R6)的一端同时与第一二极管(V1)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第六电阻(R6)的另一端接外部电源(VCC1)，所述第一二极管(V1)、第二二极管(V2)、第三二极管(V3)、第四二极管(V4)、第五二极管(V5)和第六二极管(V6)的共阳极接地；第七电阻(R7)的一端与逻辑芯片(N1)输出端连接，第七电阻(R7)的另一端同时与第一光耦隔离芯片(D2)的控制低端引脚和第二光耦隔离芯片(D3)的控制高端引脚连接；第八电阻(R8)的一端与逻辑芯片(N1)输出端连接，第八电阻(R8)的另一端同时与第一光耦隔离芯片(D2)的控制高端引脚和第二光耦隔离芯片(D3)的控制低端引脚连接；第一光耦隔离芯片(D2)和第二光耦隔离芯片(D3)的电源引脚连接外部电源(VCC2)，第一光耦隔离芯片(D2)和第二光耦隔离芯片(D3)的接地引脚均接地；功率放大电路(U1)输入端同时与第一光耦隔离芯片(D2)和第二光耦隔离芯片(D3)的输出端引脚连接。优选地，所述集成控制芯片采用TMS320F2812处理器。按照本专利技术的另一个方面，提供了一种伺服系统时序控制方法，包括：采集位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值；根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号；对生成的PWM控制信号进行逻辑电平转换，输出逻辑电平转换信号；对逻辑电平转换信号进行光耦隔离输出隔离驱动信号来驱动伺服系统。总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案与现有技术相比，具有有益效果：(1)采用了集成电路设计、光耦互补反向电路设计技术等，实现硬件控制电路完成对功率和控制配断电时序要求，减少了功率电源配电控制电路设计和电源供电数量，简化复杂电路设计，从而使该系统具有了具有功耗低、体积小、成本低等特点。(2)采用对集成控制芯片输出的互补PWM信号上拉，保证了控制配电瞬间光耦隔离器输出为低电平，防止功率先配电时，功率放大器误导通带来的功率管损坏的问题，同时硬件电路设计上，功率放大器的上、下桥臂输入信号反向互斥，简化了传统功率电路配断电时序设计电路，提高了电路设计的可靠性和功质比，降低了产品的功耗。附图说明图1是本专利技术实施例的一种伺服系统时序控制电路实施例的模块框图；图2是本专利技术实施例的一种伺服系统时序控制电路的实施例中控制信号流向示意图；图3本专利技术实施例的一种伺服系统时序控制电路的示意图；图4是本专利技术实施例提供的伺服系统控制算法的流程示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种伺服系统时序控制电路，其特征在于，包括通讯接口电路、采样电路、控制电路、电平转换电路、以及光耦隔离电路；/n所述控制电路的第一输入端与所述通讯接口电路连接，所述控制电路的第二输入端与所述采样电路连接，所述电平转换电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的输入端与所述电平转换电路的输出端连接；/n所述通讯接口电路用于采集位置参考值，所述采样电路用于采集伺服系统的位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值，所述控制电路用于根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号，所述电平转换电路用于将接收的PWM控制信号进行逻辑电平转换，所述光耦隔离电路用于根据接收的逻辑电平转换信号输出隔离驱动信号来驱动伺服系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种伺服系统时序控制电路，其特征在于，包括通讯接口电路、采样电路、控制电路、电平转换电路、以及光耦隔离电路；
所述控制电路的第一输入端与所述通讯接口电路连接，所述控制电路的第二输入端与所述采样电路连接，所述电平转换电路的输入端与所述控制电路的输出端连接，所述光耦隔离电路的输入端与所述电平转换电路的输出端连接；
所述通讯接口电路用于采集位置参考值，所述采样电路用于采集伺服系统的位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值，所述控制电路用于根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号，所述电平转换电路用于将接收的PWM控制信号进行逻辑电平转换，所述光耦隔离电路用于根据接收的逻辑电平转换信号输出隔离驱动信号来驱动伺服系统。


2.如权利要求1所述的伺服系统时序控制电路，其特征在于，所述根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值生成PWM控制信号具体是：
根据接收的位置参考值、位置反馈值、速度反馈值和电流反馈值进行运算处理获得误差控制量；
若控制误差量为正，则生成第一脉冲信号以驱动伺服机构按照第一方向偏转；
若控制误差量为负，则生成第二脉冲信号以驱动伺服机构按照第二方向偏转；
若控制误差量为零，则不生成脉冲信号。


3.如权利要求2所述的伺服系统时序控制电路，其特征在于，所述运算处理具体是：
根据公式进行比例积分微分运算处理，其中，Uc(k)为误差控制量，Kp为自定义的比例系数，Kd为自定义的速度误差系数，e(k)为位置参考值与位置反馈值的误差，Spd_ref为根据e(k)计算的参考速度值，Spd_act为速度反馈值，为误差积分环节，e(i)为积分量，Ki为积分系数，i是指积分变量，k是指积分总次数。


4.如权利要求1、2或3所述的伺服系统时序控制电路，其特征在于，还包括功率放大电路，所述功率放大电路的输入端与所述光耦隔离电路的输出端连接，用于将隔离驱动信号进行功率放大来驱动伺服系统。


5.如权利要求4所述的伺服系统时序控制电路，其特征在于，所述控制电路包括集成控制芯片(D1)、第一二极管(V1)、第二二极管(V2)、第三二极管(V3)、第四二极管(V4)、第五二极管(V5)、第六二极管(V6)、第一电阻(R1)、第二电阻(R2)、第三电阻(R3)、第四电阻(R4)、第五电阻(R5)和第六电阻(R6)；
所述电平转换电路为逻辑芯片(N1)；
所述光耦隔离电路包括第一光耦隔离芯片(D2)、第二光耦隔离芯片(D3)、第七电阻(R7)和第八电阻(R8)；
所述第一电阻(R1)的一端同时与第六二极管(V5)、集成控制芯片(D1)和逻辑芯片(N1)连接，所述第一电阻(R1)的另一端接外部电源(VCC1)；第二电阻(R2)的一端同时与第五二极管(V5)、集成控制芯片D1和逻辑芯片N1连接，所述第二电阻(R2)的另一端接外部电源(VCC1)；所述第三电阻(R3)的一端同时与第四二极管(V4)、集成控制芯片(D1)和逻...

【专利技术属性】
技术研发人员：漆奋平，邱帆，刘莹，
申请(专利权)人：湖北三江航天红峰控制有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42