ABZ脉冲信号生成装置、微控制器芯片、自动控制系统制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种ABZ脉冲信号生成装置、微控制器芯片、自动控制系统，该ABZ脉冲信号生成装置包括：速度检测模块，用于周期性地获取实际测量的电机的离散角度位置信息，计算当前周期电机速度；角度生成模块，用于模拟码盘运行规律，根据所述当前周期电机速度模拟输出连续的单圈角度值和刻度周期值；脉冲信号输出模块，用于根据所述连续的单圈角度值和刻度周期值输出ABZ脉冲信号。本实用新型专利技术方案可以有效提高ABZ信号的实时性，进而提升对设备的控制精度。控制精度。控制精度。

【技术实现步骤摘要】
ABZ脉冲信号生成装置、微控制器芯片、自动控制系统


[0001]本技术涉及自动化控制
，具体涉及一种ABZ脉冲信号生成装置、自动控制系统、微控制器芯片、自动控制系统。

技术介绍

[0002]如图1所示，在常规的脉冲型自动化控制系统中，其运动控制部分通常是由PLC控制器(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)11、伺服驱动器12和电机13三部份组成。PLC11发送控制指令给伺服驱动器12，伺服驱动器12接收到控制指令后，通过自身配备的电机控制软件，驱动逆变器产生UVW三相交流电给电机13，同时通过编码器通讯线缆读取电机13配装的编码器的角度，完成驱动电机13旋转指定的角度位移的闭环控制过程。电机13运行的位置位移，是通过电机轴上装备的编码器与伺服驱动器12通信来传送，其通信协议有多种格式，但伺服驱动器12需要将电机13运行的位移量实时地通过ABZ三个脉冲信号的形式反馈给PLC11，伺服驱动器12通过ABZ脉冲可以和PLC11组成闭环，实现一个完整的闭环位置控制过程。所以，反馈给PLC11的这组ABZ脉冲信号与电机13的真实位置对齐的程度，反映了控制误差的精度，而误差控制精度的大小决定了整个系统闭环控制的精度和误差。该ABZ三相脉冲信号和增量式编码器的ABZ脉冲信号时序及承载的信息是相同的。
[0003]ABZ脉冲信号如图2所示。每一个AB脉冲周期如图3所示，可分为a、b、c、d四个相位，电机正转时A脉冲上升沿超前B脉冲上升沿；电机反转时B脉冲上升沿超前A脉冲上升沿。
[0004]在现有工程实现中，伺服通过软件计算，并按设定周期对电机执行控制。在基于脉冲信号的自动化控制系统中，由于伺服软件计算周期的延迟，使得ABZ脉冲信号位置相对真实电机转子位置，会存在一定的误差。因此，准确补偿该ABZ脉冲所反映的位置信息相对真实电机转子的位置信息的误差，对提高控制精度有关键的作用。本方案通过速度检测模块、角度生成模块和脉冲信号输出模块的硬件计算和提供预估值，提升计算实时性，有效解决控制精度问题，可应用高速伺服电机控制。

技术实现思路

[0005]本技术提供一种ABZ脉冲信号生成装置、微控制器芯片、自动控制系统，以提高ABZ信号的实时性，进而提升对设备的控制精度。
[0006]为此，本技术提供如下技术方案：
[0007]一方面，本技术提供一种ABZ脉冲信号生成装置，所述装置包括：
[0008]速度检测模块，用于周期性地获取实际测量的电机的离散角度位置信息，计算当前周期电机速度；
[0009]角度生成模块，用于模拟码盘运行规律，根据所述当前周期电机速度模拟输出连续的单圈角度值和刻度周期值；
[0010]脉冲信号输出模块，用于根据所述连续的单圈角度值和刻度周期值输出ABZ脉冲信号。
[0011]可选地，所述速度检测模块周期性地获取实际测量的电机单圈角度，根据所述电机单圈角度和电机角度补偿值计算当前周期电机速度；所述角度生成模块根据所述当前周期电机速度计算输出单圈角度值和刻度周期值；所述脉冲信号输出模块根据所述刻度周期值输出A相脉冲信号和B相脉冲信号，根据所述单圈角度值输出Z相脉冲信号。
[0012]可选地，所述速度检测模块从设置在电机上的位置传感器周期性地获取实际测量的电机单圈角度。
[0013]可选地，所述位置传感器为以下任意一种：编码器、霍尔阵列、旋转变压器、光栅尺、磁栅尺、软件位置观测器。
[0014]可选地，所述角度生成模块包括：
[0015]旋转角度计算模块，用于实时模拟码盘运行规律，根据当前周期电机速度通过累加计算得到内部单圈角度；
[0016]刻度模拟模块，用于根据所述内部单圈角度以及设置的脉冲分辨率计算确定当前位置的单圈角度和刻度周期值。
[0017]可选地，所述角度生成模块，还用于将计算得到的内部单圈角度反馈给所述速度检测模块；所述速度检测模块，具体用于根据所述角度生成模块反馈的所述内部单圈角度、以及所述实际测量的电机单圈角度，组成闭环跟踪计算当前周期电机速度。
[0018]可选地，所述脉冲信号输出模块包括：
[0019]第一模拟模块，用于根据所述刻度周期值查表得到所述A相脉冲信号和B相脉冲信号；
[0020]第二模拟模块，用于根据所述单圈角度值输出所Z相脉冲信号。
[0021]另一方面，本技术还提供一种微控制器芯片，所述微控制器芯片包括前面所述的ABZ脉冲信号生成装置。
[0022]另一方面，本技术还提供一种自动控制系统，所述系统包括：PLC控制器、伺服驱动器、电机、以及前面所述的ABZ脉冲信号生成装置；所述电机上设置有位置传感器；
[0023]所述ABZ脉冲信号生成装置，用于通过所述位置传感器周期性地获取实际测量的电机的离散角度位置信息，并根据所述离散角度位置信息向所述PLC控制器输出ABZ脉冲信号；
[0024]所述PLC控制器，用于根据所述ABZ脉冲信号向所述伺服驱动器发送脉冲指令；
[0025]所述伺服驱动器，用于根据所述PLC控制器发送的脉冲指令，生成控制信号，驱动所述电机运动。
[0026]可选地，所述位置传感器为以下任意一种：编码器、霍尔模块、旋转变压器、光栅尺、磁栅尺。
[0027]可选地，所述ABZ脉冲信号生成装置设置在所述驱动器上。
[0028]本技术实施例提供的ABZ脉冲信号生成装置、微控制器芯片、自动控制系统，通过周期性地获取实际测量的电机的离散角度位置信息，计算当前周期电机速度，模拟码盘运行规律，根据当前周期电机速度模拟输出连续的旋转角度位置信息，根据模拟得到的连续的旋转角度位置信息输出ABZ脉冲信号。利用本方案，可以通过硬件简单方便地生成ABZ脉冲信号。
[0029]进一步地，在计算电机速度时，引入电机角度预估补偿值，可提前一个周期时间计
算电机当前周期的将要运行的速度值和将要运转到的角度值，然后逐时钟周期计算并模拟出电机运转的连续角度值，根据该连续角度值即可整理并输出指定分辨率的ABZ脉冲信号，大大提升了输出的ABZ信号与电机真实位置物理角度对应的准确度和实时性。
附图说明
[0030]图1是常规的脉冲型自动化控制系统结构示意图；
[0031]图2是传统的编码器输出的ABZ脉冲信号示意图；
[0032]图3是图2所示ABZ脉冲信号周期示意图；
[0033]图4是光电编码器的原理示意图；
[0034]图5是本技术实施例提供的ABZ脉冲信号生成装置的原理框图；
[0035]图6是本技术实施例提供的ABZ脉冲信号生成装置的一种具体结构示意图；
[0036]图7是本技术实施例提供的自动控制系统的结构示意图。
具体实施方式
[0037]为使本技术的上述目的、特征和有益效果能够更为明显易懂，下面结合附图对本技术的具体实施例做详细的说本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种ABZ脉冲信号生成装置，其特征在于，所述装置包括：速度检测模块，用于周期性地获取实际测量的电机的离散角度位置信息，计算当前周期电机速度；角度生成模块，用于模拟码盘运行规律，根据所述当前周期电机速度模拟输出连续的单圈角度值和刻度周期值；脉冲信号输出模块，用于根据所述连续的单圈角度值和刻度周期值输出ABZ脉冲信号。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述速度检测模块周期性地获取实际测量的电机单圈角度，根据所述电机单圈角度和电机角度补偿值计算出当前周期电机速度；所述角度生成模块模拟码盘运行规律，根据所述当前周期电机速度计算输出连续的单圈角度值和刻度周期值；所述脉冲信号输出模块根据所述连续的单圈角度值和刻度周期值信息输出设定分辨率的ABZ脉冲信号。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述速度检测模块从设置在电机上的位置传感器周期性地获取实际测量的电机单圈角度。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述位置传感器为以下任意一种：编码器、霍尔阵列、旋转变压器、光栅尺、磁栅尺、软件位置观测器。5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述角度生成模块包括：旋转角度计算模块，用于实时模拟码盘运行规律，根据当前周期电机速度通过累加计算得到内部单圈角度；刻度模拟模块，用于根据所述内部单圈角度以及设置的脉冲分辨率计算确定当前位置的单圈角度和刻度周期值。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述角度生成模...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜合平，陈光胜，袁俊，
申请(专利权)人：上海东软载波微电子有限公司，
类型：新型
国别省市：