高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及伺服控制技术领域，特别涉及一种高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法。其中，设备包括：转台、电机、编码器、电流传感器、伺服控制单元、伺服驱动单元和电源；伺服控制单元用于根据上位机的发送的目标位置和编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，然后根据编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据位置环的计算结果、编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，并将速度环的计算结果输出至伺服驱动单元；伺服驱动单元用于根据速度环的计算结果和电流传感器反馈的当前电流，产生驱动电流至电机，以使电机直驱转台转动。本方案可以大大提高转台的速率精度。度。度。

【技术实现步骤摘要】
高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法


[0001]本专利技术实施例涉及伺服控制
，特别涉及一种高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法。

技术介绍

[0002]陀螺仪、定位定向设备在军民品项目上使用广泛，尤其由于一些项目上对设备精度要求较高，因此需要专用设备对陀螺仪、惯导等设备进行检测和复查。测试过程中，将陀螺仪或者定位定向设备放置在速率转台上，以不同速率下测试被测数据转速，如果陀螺仪或定位定向设备精度高，那么必然要求速率转台的精度更高，然而，现有的速率转台仅仅通过编码器来控制转台的速度，因而现有的速率转台的速率精度较低，难以达到陀螺仪或定位定向设备所要求的高精度。
[0003]因此，亟需一种高精度速率转台的伺服控制设备。

技术实现思路

[0004]为了解决传统速率转台的速率精度较低的问题，本专利技术实施例提供了一种高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法。
[0005]第一方面，本专利技术实施例提供了一种高精度速率转台的伺服控制设备，包括：转台、电机、编码器、电流传感器、伺服控制单元、伺服驱动单元和电源；
[0006]所述编码器分别与所述电机、所述伺服控制单元连接，用于实时采集所述转台的位置信息，并向所述伺服控制单元实时反馈所述转台的位置信息；
[0007]所述电源分别与所述伺服控制单元、所述伺服驱动单元和外部的供电电源连接，用于利用所述供电电源提供的供电电压分别给所述伺服控制单元和所述伺服驱动单元供电；
[0008]所述伺服控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述编码器、外部的上位机连接，用于根据所述上位机的控制指令中携带的目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，然后根据所述编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据所述位置环的计算结果、所述编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，并将所述速度环的计算结果输出至所述伺服驱动单元；
[0009]所述伺服驱动单元连接在所述电机与所述伺服控制单元之间，用于根据所述速度环的计算结果和所述电流传感器反馈的当前电流，计算电流控制量，并基于所述电流控制量产生驱动电流至所述电机，以使所述电机直驱所述转台转动；其中，所述电流传感器的两端分别连接所述伺服驱动单元与所述电机。
[0010]第二方面，本专利技术实施例还提供了一种高精度速率转台的伺服控制系统，包括：上位机、供电电源和本说明书中任一实施例所述的位置脉冲发生装置；
[0011]所述上位机与所述位置脉冲发生装置电连接，用于与所述位置脉冲发生装置进行通讯；
[0012]所述供电电源与所述位置脉冲发生装置电连接，用于给所述位置脉冲发生装置提供供电电压。
[0013]第三方面，本专利技术实施例还提供了一种基于本说明书任一实施例所述的伺服控制设备的高精度速率转台的伺服控制方法，包括：
[0014]利用编码器实时获取转台的位置信息；
[0015]所述伺服控制单元接收上位机的控制指令，以获取所述控制指令中携带的目标位置；
[0016]所述伺服控制单元根据所述目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，得到所述位置环的计算结果；
[0017]所述伺服控制单元根据所述编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据所述位置环的计算结果、所述编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，得到所述速度环的计算结果；
[0018]所述伺服控制单元根据所述速度环的计算结果和连接在电机上的电流传感器反馈的当前电流，计算电流控制量，并基于所述电流控制量产生驱动电流至所述电机，以使所述电机直驱转台转动。
[0019]本专利技术实施例提供了一种高精度速率转台的伺服控制设备、系统及方法，设备包括转台、电机、编码器、电流传感器、伺服控制单元、伺服驱动单元和电源；伺服控制单元分别与伺服驱动单元、编码器、外部的上位机连接，伺服控制单元根据上位机的控制指令中携带的目标位置和编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，然后根据编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据位置环的计算结果、编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，并将所述速度环的计算结果输出至所述伺服驱动单元；伺服驱动单元根据速度环的计算结果和电流传感器反馈的当前电流，计算电流控制量，并基于电流控制量产生驱动电流至电机，以使电机直驱转台转动，以此来提高转台的速率精度。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术一实施例提供的一种高精度速率转台的伺服控制设备的组成示意图；
[0022]图2是本专利技术一实施例提供的一种高精度速率转台的伺服控制方法的流程图。
具体实施方式
[0023]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0024]如前所述，现有的速率转台仅仅通过编码器来控制转台的速度，因而现有的速率转台的速率精度较低，难以达到陀螺仪或定位定向设备所要求的高精度。
[0025]为了解决上述技术问题，专利技术人考虑在伺服控制单元中，先根据编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，然后根据位置环的计算结果、编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，以此来提高转台的速率精度。
[0026]下面描述以上构思的具体实现方式。
[0027]请参考图1，本专利技术实施例提供了一种高精度速率转台的伺服控制设备，该设备包括：转台、电机、编码器、电流传感器、伺服控制单元、伺服驱动单元和电源；
[0028]所述编码器分别与所述电机、所述伺服控制单元连接，用于实时采集所述转台的位置信息，并向所述伺服控制单元实时反馈所述转台的位置信息；
[0029]所述电源分别与所述伺服控制单元、所述伺服驱动单元和外部的供电电源连接，用于利用所述供电电源提供的供电电压分别给所述伺服控制单元和所述伺服驱动单元供电；
[0030]所述伺服控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述编码器、外部的上位机连接，用于根据所述上位机的控制指令中携带的目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，然后根据所述编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据所述位置环的计算结果、所述编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，并将所述速度环的计算结果本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高精度速率转台的伺服控制设备，其特征在于，包括：转台、电机、编码器、电流传感器、伺服控制单元、伺服驱动单元和电源；所述编码器分别与所述电机、所述伺服控制单元连接，用于实时采集所述转台的位置信息，并向所述伺服控制单元实时反馈所述转台的位置信息；所述电源分别与所述伺服控制单元、所述伺服驱动单元和外部的供电电源连接，用于利用所述供电电源提供的供电电压分别给所述伺服控制单元和所述伺服驱动单元供电；所述伺服控制单元分别与所述伺服驱动单元、所述编码器、外部的上位机连接，用于根据所述上位机的控制指令中携带的目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息进行位置环的计算，然后根据所述编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据所述位置环的计算结果、所述编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度进行速度环的计算，并将所述速度环的计算结果输出至所述伺服驱动单元；所述伺服驱动单元连接在所述电机与所述伺服控制单元之间，用于根据所述速度环的计算结果和所述电流传感器反馈的当前电流，计算电流控制量，并基于所述电流控制量产生驱动电流至所述电机，以使所述电机直驱所述转台转动；其中，所述电流传感器的两端分别连接所述伺服驱动单元与所述电机。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述伺服控制单元包括：信息收发电路、FPGA芯片和DSP芯片；所述信息收发电路包括编码器信息接收电路、通讯收发电路和PWM电路，所述编码器信息接收电路的两端分别连接FPGA芯片和所述编码器，所述编码器信息接收电路用于对所述编码器反馈的位置信息进行电压转换后发送给所述FPGA芯片，所述通讯收发电路的两端分别连接FPGA芯片和所述上位机，所述PWM电路的两端分别连接FPGA芯片和所述伺服驱动单元；所述FPGA芯片的另一端连接所述DSP芯片，所述FPGA芯片用于对所述信息收发电路发送的信号进行读取，并将读取的信号发送给所述DSP芯片，以及将所述DSP芯片发送的信号发送给所述信息收发电路；所述DSP芯片用于根据所述目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息确定位置环的第一参数、第二参数和第三参数，以得到位置环的计算结果，然后根据所述编码器当前时刻反馈的位置信息计算当前时刻的预测速度，以根据所述位置环的计算结果、所述编码器当前时刻反馈的位置信息和当前时刻的预测速度确定速度环的第一参数、第二参数和第三参数，以得到速度环的计算结果，并将所述速度环的计算结果发送给所述FPGA芯片，以输出至所述伺服驱动单元。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述DSP芯片根据所述目标位置和所述编码器当前时刻反馈的位置信息确定位置环的第一参数、第二参数和第三参数，包括：计算所述目标位置与所述编码器当前时刻反馈的位置信息之间的第一差值；当所述第一差值小于1时，位置环的第一参数为2，第二参数为1，第三参数为0；当所述第一差值大于1小于10时，根据所述目标位置确定所述位置环的第一参数和第二参数，且第三参数为0；当所述第一差值大于10时，所述位置环的第一参数为2.45，第二参数为1.27，第三参数为0.05。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述位置环的计算结果是通过如下公式计算的：L＝K
p
·
e(k)+K
i
·
∑e(k)+K
d
[e(k)
‑
e(k
‑
1)]式中，L为所述位置环的计算结果，K
p
、K
i
和K
d
分别为所述位置环的第一参数、第二参数和第三参数，e(k)为当前时刻的第一差值，∑e(k)为第一差值的积累之和，e(k
‑
1)为上一时刻的第一差值。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐煜，林枫，冯帆，裴晓羽，李伯轩，桑玉全，
申请(专利权)人：北京环境特性研究所，
类型：发明
国别省市：