高响应伺服驱动器制造技术

本发明专利技术提供了一种高响应伺服驱动器，其通过检测与分析伺服电机的实时运转位置信息，确定相应的运转位置偏移量和伺服电机输出的转矩调整量；并根据转矩调整量，生成相应的转速调整指令，以此调整伺服电机的转速；接着再次检测和分析伺服电机的实时运转位置信息，以此确定伺服电机经过转速调整后的二次运转位置偏移量；最后根据二次运转位置偏移量，切换控制伺服电机的开关工作状态，这样能够对伺服电机在运转位置、转矩和转速三个层次进行闭环控制，其以伺服电机的运转位置为基准对伺服电机的转矩和转速进行调整，并在伺服电机的运转位置偏移量过大的情况下关闭伺服电机，从而提高伺服驱动器对伺服电机驱动控制响应速度和保证稳定持续运转。证稳定持续运转。证稳定持续运转。

【技术实现步骤摘要】
高响应伺服驱动器


[0001]本专利技术涉及伺服驱动器的
，特别涉及高响应伺服驱动器。

技术介绍

[0002]伺服驱动器是用于驱动伺服电机运转的驱动设备。在实际工作中，伺服驱动器通常在运转位置、输出转矩和运转角速度这三方面对伺服电机进行控制，从而实现伺服电机的稳定持续运转。现有技术的基于运转位置、输出转矩和运转角速度的控制模式存在响应速度较慢，无法针对伺服电机的实际工作状态进行动态和及时的驱动调整，从而降低伺服电机的位置控制准确性与快速性以及无法保证伺服电机的稳定工作。

技术实现思路

[0003]针对现有技术存在的缺陷，本专利技术提供高响应伺服驱动器，其通过检测与分析伺服电机的实时运转位置信息，确定相应的运转位置偏移量和伺服电机输出的转矩调整量；并根据转矩调整量，生成相应的转速调整指令，以此调整伺服电机的转速；接着再次检测和分析伺服电机的实时运转位置信息，以此确定伺服电机经过转速调整后的二次运转位置偏移量；最后根据二次运转位置偏移量，切换控制伺服电机的开关工作状态，这样能够对伺服电机在运转位置、转矩和转速三个层次进行闭环控制，其以伺服电机的运转位置为基准对伺服电机的转矩和转速进行调整，并在伺服电机的运转位置偏移量过大的情况下，及时地关闭伺服电机，从而提高伺服驱动器对伺服电机驱动控制响应速度和保证伺服电机稳定持续运转。
[0004]本专利技术提供一种高响应伺服驱动器，其包括伺服电机位置检测与分析模块、转矩调整量确定模块、转速调整模块和伺服驱动状态切换控制模块，其特征在于：
[0005]所述伺服电机位置检测与分析模块用于检测与伺服驱动器连接的伺服电机的实时运转位置信息；并根据所述实时运转位置信息，确定伺服电机在工作过程中的运转位置偏移量；
[0006]所述转矩调整量确定模块用于根据所述运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩调整量；
[0007]所述转速调整模块用于根据所述转矩调整量，确定伺服电机的转速调整量，从而生成相应的转速调整指令；
[0008]所述伺服电机位置检测与分析模块还用于在所述转速调整指令作用于伺服电机后，再次检测伺服电机的实时运转位置信息；并根据再次检测的实时运转位置信息，确定伺服电机经过转速调整后的二次运转位置偏移量；
[0009]所述伺服驱动状态切换控制模块用于根据所述二次运转位置偏移量，切换控制伺服电机的开关工作状态；
[0010]进一步，所述伺服电机位置检测与分析模块检测与伺服驱动器连接的伺服电机的实时运转位置信息具体包括：
[0011]所述伺服电机位置检测与分析模块在伺服电机的一个完整运转周期时间内，检测伺服电机的实时运转位置坐标信息；并根据所述实时运转位置坐标信息，确定伺服电机在所述完整运转周期时间内的实时运转位置连续轨迹；
[0012]进一步，所述伺服电机位置检测与分析模块根据所述实时运转位置信息，确定伺服电机在工作过程中的运转位置偏移量具体包括：
[0013]所述伺服电机位置检测与分析模块将所述实时运转位置连续轨迹与预设期望运转位置连续轨迹进行比对，以此确定伺服电机在工作过程中在三维空间上的运转位置偏移量；
[0014]进一步，所述转矩调整量确定模块根据所述运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩调整量具体包括：
[0015]所述转矩调整量确定模块根据所述三维空间上的运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩上下浮动值；再根据所述转矩上下浮动值，确定伺服电机转矩调整量；
[0016]进一步，所述转矩调整量确定模块根据所述三维空间上的运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩上下浮动值；再根据所述转矩上下浮动值，确定伺服电机转矩调整量具体包括：
[0017]步骤S1，利用下面公式(1)，根据所述三维空间上的运转位置偏移量计算出所述三维空间上的运转位置偏移量投射到与伺服电机输出的转矩所垂直的平面上的平面运转偏移量，
[0018][0019]在上述公式(1)中，S(t)表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量投射到与伺服电机输出的转矩所垂直的平面上的平面运转位置偏移量；[x(t),y(t),z(t)]表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量的三维向量形式；表示伺服电机输出的转矩方向向量；表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量的三维向量与伺服电机输出的转矩方向向量之间的角度值；| |表示求取向量的模；
[0020]步骤S2，利用下面公式(2)，根据所述平面运转位置偏移量以及负载的驱动力方向得到伺服电机输出的转矩上下浮动值，
[0021][0022]在上述公式(2)中，D(t)表示t时刻所述伺服电机输出的转矩上下浮动值；表示在伺服电机输出的转矩垂直的平面上满足与负载的驱动力方向垂直并且指向伺服电机的转轴的单位方向向量；表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量的三维向量与之间的角度值；
[0023]若D(t)＝
‑
1，表示t时刻所述伺服电机输出的转矩需要向下浮动；
[0024]若D(t)＝0，表示t时刻所述伺服电机输出的转矩不需要进行浮动；
[0025]若D(t)＝1，表示t时刻所述伺服电机输出的转矩需要向上浮动；
[0026]步骤S3，利用下面公式(3)，根据伺服电机输出的转矩上下浮动值以及负载的驱动力确定伺服电机转矩调整量，
[0027]ΔM(t)＝F
×
D(t)
×
S(t)(3)
[0028]在上述公式(3)中，ΔM(t)表示在t时刻伺服电机的转矩调整量；F表示伺服电机对负载的驱动力；
[0029]进一步，所述转速调整模块根据所述转矩调整量，确定伺服电机的转速调整量，从而生成相应的转速调整指令具体包括：
[0030]所述转速调整模块根据所述转矩调整量，确定伺服电机的转矩调整目标值；并根据伺服电机的输出功率和所述转矩调整目标值，确定伺服电机的转动角速度调整量；再根据所述转动角速度调整量，生成相应的转动角速度调整指令，并将所述转动角速度调整指令发送至伺服电机；
[0031]进一步，所述伺服电机位置检测与分析模块在所述转速调整指令作用于伺服电机后，再次检测伺服电机的实时运转位置信息具体包括：
[0032]所述伺服电机位置检测与分析模块在所述转动角速度调整指令作用于伺服电机后，再次检测在伺服电机的一个完整运转周期时间内，检测伺服电机的实时运转位置坐标信息；并根据所述实时运转位置坐标信息，确定伺服电机在所述完整运转周期时间内的实时运转位置连续轨迹；
[0033]进一步，所述伺服电机位置检测与分析模块根据再次检测的实时运转位置信息，确定伺服电机经过转速调整后的二次运转位置偏移量具体包括：
[0034]所述伺服电机位置检测与分析模块将再次检测得到的实时运转位置连续轨迹与预设期望运转位置连续轨迹进行比对，以此确定伺服电机经过转速调整后在三维空间上的二次运转位置偏移量；
[0035]进一步，所述伺服驱动状态切换控制模块根据所述二次运转位置偏移量，切换控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高响应伺服驱动器，其包括伺服电机位置检测与分析模块、转矩调整量确定模块、转速调整模块和伺服驱动状态切换控制模块，其特征在于：所述伺服电机位置检测与分析模块用于检测与伺服驱动器连接的伺服电机的实时运转位置信息；并根据所述实时运转位置信息，确定伺服电机在工作过程中的运转位置偏移量；所述转矩调整量确定模块用于根据所述运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩调整量；所述转速调整模块用于根据所述转矩调整量，确定伺服电机的转速调整量，从而生成相应的转速调整指令；所述伺服电机位置检测与分析模块还用于在所述转速调整指令作用于伺服电机后，再次检测伺服电机的实时运转位置信息；并根据再次检测的实时运转位置信息，确定伺服电机经过转速调整后的二次运转位置偏移量；所述伺服驱动状态切换控制模块用于根据所述二次运转位置偏移量，切换控制伺服电机的开关工作状态。2.如权利要求1所述的高响应伺服驱动器，其特征在于：所述伺服电机位置检测与分析模块检测与伺服驱动器连接的伺服电机的实时运转位置信息具体包括：所述伺服电机位置检测与分析模块在伺服电机的一个完整运转周期时间内，检测伺服电机的实时运转位置坐标信息；并根据所述实时运转位置坐标信息，确定伺服电机在所述完整运转周期时间内的实时运转位置连续轨迹。3.如权利要求2所述的高响应伺服驱动器，其特征在于：所述伺服电机位置检测与分析模块根据所述实时运转位置信息，确定伺服电机在工作过程中的运转位置偏移量具体包括：所述伺服电机位置检测与分析模块将所述实时运转位置连续轨迹与预设期望运转位置连续轨迹进行比对，以此确定伺服电机在工作过程中在三维空间上的运转位置偏移量。4.如权利要求3所述的高响应伺服驱动器，其特征在于：所述转矩调整量确定模块根据所述运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩调整量具体包括：所述转矩调整量确定模块根据所述三维空间上的运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩上下浮动值；再根据所述转矩上下浮动值，确定伺服电机转矩调整量。5.如权利要求4所述的高响应伺服驱动器，其特征在于：所述转矩调整量确定模块根据所述三维空间上的运转位置偏移量，确定伺服电机输出的转矩上下浮动值；再根据所述转矩上下浮动值，确定伺服电机转矩调整量具体包括：步骤S1，利用下面公式(1)，根据所述三维空间上的运转位置偏移量计算出所述三维空间上的运转位置偏移量投射到与伺服电机输出的转矩所垂直的平面上的平面运转偏移量，在上述公式(1)中，S(t)表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量投射到与伺服电机输出的转矩所垂直的平面上的平面运转位置偏移量；[x(t),y(t),z(t)]表示t时刻所述
三维空间上的运转位置偏移量的三维向量形式；表示伺服电机输出的转矩方向向量；表示t时刻所述三维空间上的运转位置偏移量的三维向量与伺服电机输出的转矩方向向量之间的角度值；||表示求取向量的模；步骤S2，利用下面公式...

【专利技术属性】
技术研发人员：权双坡，张宝，李娟，
申请(专利权)人：上海莘汭驱动技术有限公司，
类型：发明
国别省市：