一种具有隐性故障检测的伺服系统技术方案

一种具有隐性故障检测的伺服系统。涉及对加工设备的伺服系统中各主要元器件进行故障检测的技术领域。包括相互连接的整流模块、储能电容模块、电源模块、控制模块、功率驱动模块和伺服电机，它还包括隐性故障检测模块；隐性故障检测模块包括中央处理器、显示装置、时序电路、对应各路信号的归一化电路、Ａ／Ｄ、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器。本发明专利技术利用小波变换等算法，对伺服系统的电路单元、器件的运行状态等进行频域分析，从而将在时域上无法检测出来的隐性故障，通过频域分析的方法检测出来，以便提前进行故障排除，以免造成重大事故。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及各种运动控制领域伺服系统的元器件和电路故障检测
，特别 适用于对加工设备的伺服系统中各主要元器件和电路进行故障检测的

技术介绍
在控制设备中，如机床、雷达、坦克等，由于伺服系统本身或机械部分发生故障，有 时可能会产生较为严重的后果。虽然各伺服系统都有各种故障监控功能，如直流母线过压、 欠压，驱动器过流，电机过热，电机缺相监控等。但由于保护电路反应速度相对较慢等原因， 往往还没反应过来故障就已发生。其中，有些是由于突发意外产生的故障，有些则是由于系 统本身具有故障隐患，如受到瞬间强电的冲击对系统中的硬件设备造成损伤，电子元器件 由于长期使用造成老化等，从而给系统运行带来隐患，而这些隐患是保护电路无法检测出 来的。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题就是在伺服系统中增加一个隐性故障检测模块，通过对伺 服系统的电路单元、器件等进行频域分析，从而将在时域上无法检测出来的隐性故障，通过 频域分析的方法检测出来，以便提前进行故障排除，避免造成重大事故的具有隐性故障检 测的伺服系统。本专利技术所要解决的问题由以下技术方案实现包括相互连接的整流模块、储能电 容模块、电源模块、控制模块、功率驱动模块和伺服电机，控制模块中包括有脉冲分配电路、 电流调节电路和速度调节电路，功率驱动模块中包括IPM智能功率模块和电流检测模块， 脉冲分配电路设有多路脉冲转换电路与IPM智能功率模块中的各三极管相连，它还包括隐 性故障检测模块，在储能电容模块中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速 度调节电路上分别设有信号采集点；隐性故障检测模块包括中央处理器、显示装置、时序电 路、对应各路信号的归一化电路、A/D、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据 比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；所述的储能电容模块中电容正极点、多 路脉冲电路上、电流调节电路和速度调节电路上的各信号采集点分别与隐性故障检测模块 中的各路归一化电路相连。本专利技术通过增加一个隐性故障检测模块，采集系统中主要元器件和电路的运行数 据，与模块中所存储的体现正确运行状态参考数据通过比较程序进行运算，利用小波变换 等算法，对伺服系统的电路单元、器件的运行状态等进行频域分析，从而将在时域上无法检 测出来的隐性故障，通过频域分析的方法检测出来，以便提前进行故障排除，以免造成重大事故。附图说明图1是本专利技术的线路构造示意图图中1是整流模块，2是储能电容模块，3是电源模块，4是控制模块，5是功率驱动 模块，6是伺服电机，7是隐性故障检测模块，8是电压信号采集点，9是脉冲信号采集点，10 是电流信号采集点，U是速度信号采集点，12是电流检测模块。图2是本专利技术中隐性故障检测模块的结构框3是本专利技术的工作流程的逻辑框图具体实施例方式本专利技术如图1所示，包括相互连接的整流模块1、储能电容模块2、电源模块3、控 制模块4、功率驱动模块5和伺服电机6，控制模块4中包括有脉冲分配电路、电流调节电路 和速度调节电路，功率驱动模块5中包括IPM智能功率模块和电流检测模块12，脉冲分配 电路设有多路脉冲转换电路与IPM智能功率模块中的各三极管相连，它还包括隐性故障检 测模块7，在储能电容模块2中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速度调 节电路上分别设有电压信号采集点8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10和速度信号采 集点11 ；如图2所示，隐性故障检测模块7中包括中央处理器(CPU)、显示装置、时序电路、 对应各路所采集的信号的归一化电路一 归一化电路四、A/D、记载有标准数据和将所采集 的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；电压信号采集点 8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10和速度信号采集点11分别与隐性故障检测模块7 中的归一化电路一 归一化电路四相连。隐性故障检测模块7中的归一化处理电路一 四，将直流母线电压、控制脉冲、速 度反馈值和电流反馈值(即来自电压信号采集点8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10 和速度信号采集点11的信号)等不同电平的信号量进行归一化处理，以便A/D转换电路能 进行统一处理。由于隐性故障检测并不需要实时性，因此可通过开关切换的方法，由时序电 路控制信号采集的顺序和间隔时间，每次处理一个器件或电路单元。这样既减少了 A/D转 换电路，更节省了 CPU的处理工作量。CPU—方面控制对读取信号是否进行存储以便进行事 后分析，另一方面通过小波变换等算法处理，检测信号有无奇异点和信号频谱，由此判断有 无隐性故障，如有则送隐性故障指示信号给故障指示单元。故障指示单元负责隐性故障指7J\ ο下面详细说明本专利技术的工作流程整流模块1由大功率整流桥组成，将输入的三 相(单相交流电220V (或380V)整流为直流310V (或600V)；储能电容模块2由一组电容 并联组成，一方面对整流后的直流电压进行滤波，另一方面进行储能；电源模块3为开关电 源，产生各器件工作所需的电源及其监控，控制模块4由速度调节器、电流调节器和脉冲分 配电路组成，速度调节器进行电机速度调节，电流调节器进行电机电流调节，脉冲分配负责 产生功率驱动模块5所需的六路控制脉冲；功率驱动模块5由IPM智能功率模块和电流检 测模块组成，将信号进行功率放大，产生驱动电机的控制信号以驱动伺服电机6，伺服电机 6带动负载动作，同时检测电机电流并将其作为电流反馈值送电流调节器；隐性故障检测 模块7检测直流母线电压、控制脉冲、速度反馈值和电流反馈值等，分别通过归一化处理和 A/D转换送到信号处理单元，一方面对读取信号进行存储，另一方面通过小波变换等算法处 理，检测信号有无奇异点和频谱，由此判断有无隐性故障。如有，则送隐性故障信号指示，并 由人工对数据及数据处理结果进行分析，以决定是否进行隐性故障排除。 本专利技术的处理流程如图3所示，开始检测后，本例中，时序电路按照电压、速度、电 流和脉冲信号的次序，依次进行选择，并根据选择获取的参数通过归一化处理传输给模数 转换器，转换成数字信号后，传输给中央处理器，通过小波分析和程序比较，判断信号与标 准数据间是否有差异，如果有差异，发送出故障信号。如果无差异，继续进行频谱分析，如有异常频率，发出故障信号。权利要求一种具有隐性故障检测的伺服系统，包括相互连接的整流模块、储能电容模块、电源模块、控制模块、功率驱动模块和伺服电机，控制模块中包括有脉冲分配电路、电流调节电路和速度调节电路，功率驱动模块中包括IPM智能功率模块和电流检测模块，脉冲分配电路设有多路脉冲转换电路与IPM智能功率模块中的各三极管相连，其特征在于，它还包括隐性故障检测模块，在储能电容模块中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速度调节电路上分别设有信号采集点；隐性故障检测模块包括中央处理器、显示装置、时序电路、对应各路信号的归一化电路、A/D、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；所述的储能电容模块中电容正极点、多路脉冲电路上、电流调节电路和速度调节电路上的各信号采集点分别与隐性故障检测模块中的各路归一化电路相连。全文摘要一种具有隐性故障检测的伺服系统。涉及对加工设备的伺服系统中各主要元器件进本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有隐性故障检测的伺服系统，包括相互连接的整流模块、储能电容模块、电源模块、控制模块、功率驱动模块和伺服电机，控制模块中包括有脉冲分配电路、电流调节电路和速度调节电路，功率驱动模块中包括ＩＰＭ智能功率模块和电流检测模块，脉冲分配电路设有多路脉冲转换电路与ＩＰＭ智能功率模块中的各三极管相连，其特征在于，它还包括隐性故障检测模块，在储能电容模块中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速度调节电路上分别设有信号采集点；隐性故障检测模块包括中央处理器、显示装置、时序电路、对应各路信号的归一化电路、Ａ／Ｄ、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；所述的储能电容模块中电容正极点、多路脉冲电路上、电流调节电路和速度调节电路上的各信号采集点分别与隐性故障检测模块中的各路归一化电路相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李耀祖，林桢，潘建华，石荣，
申请(专利权)人：扬州市万泰电器厂有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]