一种直流伺服电机位置控制系统技术方案

本发明专利技术提供了一种直流伺服电机的位置控制系统，包括控制装置、驱动装置、检测装置及执行装置；该系统由位移传感器实时检测滚珠丝杠螺母的位置，并将其反馈给PC机，PC机通过比较滚珠丝杠螺母的给定位移与实际位移之间的差值，根据一定的控制算法，向直流伺服电机驱动器输入一定的信号，直流伺服电机驱动器根据这个信号，通过改变直流伺服电机电枢的输入电压来控制直流伺服电机的转速，从而可双向改变滚珠丝杠螺母的线位移；该位置控制系统还可以实现转速闭环控制。通过本发明专利技术能够实现精确的位置控制和限位功能，适用于多种实际应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了一种直流伺服电机的位置控制系统，包括控制装置、驱动装置、检测装置及执行装置；该系统由位移传感器实时检测滚珠丝杠螺母的位置，并将其反馈给PC机，PC机通过比较滚珠丝杠螺母的给定位移与实际位移之间的差值，根据一定的控制算法，向直流伺服电机驱动器输入一定的信号，直流伺服电机驱动器根据这个信号，通过改变直流伺服电机电枢的输入电压来控制直流伺服电机的转速，从而可双向改变滚珠丝杠螺母的线位移；该位置控制系统还可以实现转速闭环控制。通过本专利技术能够实现精确的位置控制和限位功能，适用于多种实际应用。【专利说明】一种直流伺服电机位置控制系统
本专利技术涉及自动控制
，更具体地，涉及一种直流伺服电机位置控制系统。
技术介绍
随着科学技术和工业生产的发展，对机械产品不时提出新要求，除了优质、高效、 低能耗、低廉价格之外，突出的需求是实现性能优越的、适应高精度要求的机械功能，而高 精度的机械系统离不开自动化的位置控制机构。位置控制系统是自动控制系统中的一类，随着微电子技术和计算机技术的飞速发 展，它几乎应用到了社会生活中的各个领域，极大地促进了生产力的发展。整个控制系统功 能的实现不仅包括控制算法的实现，而且包括执行机构的设计。执行机构的选用和设计，就 是为了实现特定的机械功能，它是实现整个控制系统功能的最基本环节，对整个控制系统 功能的实现起着至关重要的作用。执行机构设计的好坏，直接影响整个系统的性能、效率和 成本。伺服电机分为直流伺服电机和交流伺服电机两种，在位置控制系统中，由于直流 伺服电机具有优良的调速性能，能在大范围内平滑调速、起动、制动和正反转，并且易于各 种控制规律的实现。因而直流伺服电机位置控制系统应用较为广泛。但是，现有的直流伺服电机位置控制系统主要集中于对电机本身的位置控制；但 在实际应用当中，位置控制还应该包括对在直流伺服电机驱动下的执行机构的位置精确控 制。另一方面，现有的位置控制系统往往只能实现线位移的位置检测和控制，不能实现角位 移条件下的检测和控制，使现有位置控制系统的功能和应用存在较大的局限性。
技术实现思路
针对现有技术中的上述缺陷，本专利技术提供了一种直流伺服电机的位置控制系统。 该系统实现了对直流伺服电机执行机构的位置和转速的双闭环控制，构成了一个具有双重 功能的闭环控制系统，能够实现精确的位置控制和限位功能，适用于多种实际应用。本专利技术所述直流伺服电机的位置控制系统，其特征在于，包括控制装置、驱动装 置、检测装置及执行装置；所述控制装置包括PC机，用于根据预定控制算法向驱动装置输 出控制信号；所述驱动装置包括直流伺服电机驱动器，用于根据所述控制信号改变执行装 置中的直流伺服电机的输入电压，从而控制直流伺服电机的转速；所述执行装置包括直流 伺服电机、减速器、联轴器、滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，直流伺服电机通过减速器及联轴器 连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母相匹配，并且滚珠丝杠螺母与运动部件联接；其中 直流伺服电机在所述直流伺服电机驱动器提供的所述输入电压下转动，使所述滚珠丝杠转 动，从而带动滚珠丝杠螺母及运动部件移动；所述检测装置包括位移传感器及信号转换接 口电路，所述位移传感器实时检测执行装置的滚珠丝杠螺母的位移量，并通过信号转换接 口电路将所述位移量转换为数字信号输入所述PC机；其中，所述PC机根据所述位移量与预 定位移量之差值按照所述预定控制算法输出所述控制信号，直至所述滚珠丝杠螺母达到预定位移量。优选的是，所述检测装置还包括分别设置在运动部件行程的起点和终点位置上的 第一限位开关和第二限位开关，当所述运动部件达到其行程起点和终点的极限位置时，所 述第一限位开关和第二限位开关由常开状态转为闭合；所述直流伺服电机驱动器检测所述 第一限位开关和第二限位开关的状态，并且在当第一限位开关和第二限位开关闭合后向直 流伺服电机输出OV电压，从而使所述直流伺服电机停止转动。优选的是，所述位置控制系统还包括转速闭环控制装置，所述转速闭环控制装置 包括转速传感器，用于实时检测直流伺服电机的转速，并将转速值反馈至所述PC机；所述 PC机通过所述直流伺服电机驱动器控制直流伺服电机的转速，直至其达到预定转速。进一步优选的是，所述转速传感器采用磁电式转速传感器、霍尔式转速传感器或 光电式转速传感器中的任意一种。优选的是，所述执行装置还包括圆柱形附加导轨，用于约束所述滚珠丝杠螺母的 旋转运动从而使其保持直线移动；并且圆柱形附加导轨上设置与其相配合并联接所述滚珠 丝杠螺母的直线滚动轴承。优选的是，所述滚珠丝杠的两端各以一个角接触球轴承双向固定支撑。进一步优选的是，所述滚珠丝杠的两端分别固定在丝杠支撑架上，并且丝杠支撑 架的外侧设置端盖，在所述丝杠支撑架和端盖之间设置弹性调整垫片，所述弹性调整垫片 用于改变端盖与丝杠支撑架之间的距离来调整所述角接触球轴承的游隙。优选的是，所述执行装置的联轴器包括齿盘和套筒两部分；所述齿盘与直流伺服 电机的电机轴固定联接在一起，所述套筒联接齿盘与滚珠丝杠的丝杠轴，同时套筒可以在 丝杠轴上轴向移动，以便在构成转速闭环控制时使滚珠丝杠与齿盘脱离。进一步优选的是，所述套筒包括键槽和销孔，并且套筒与滚珠丝杠通过所述键槽 实现键联接，且套筒与齿盘之间通过所述销孔进行销联接。优选的是，所述执行装置还包括底板，在底板上固定电机支撑架、丝杠支撑架、位 移传感器；所述底板的底面设置支撑脚；并且所述电机支撑架、丝杠支撑架与底板之间通 过定位销固定。可见，通过本专利技术，可以对直流伺服电机执行机构的位置和转速实现双闭环控制， 构成了一个具有双重功能的闭环控制系统，能够实现精确的位置控制和限位功能，适用于 多种实际应用。【专利附图】【附图说明】下面结合附图和【具体实施方式】对本专利技术作进一步详细的说明:图1是本专利技术实施例的位置控制系统整体结构示意图；图2是本专利技术实施例的执行装置装配结构示意图；图3A-3B是本专利技术实施例的端盖结构示意图；图4A-4B是本专利技术实施例的套筒结构示意图。【具体实施方式】为了使本
的人员更好地理解本专利技术的技术方案，并使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合实施例及实施例附图对本专利技术作进一步详细 的说明。图1是本专利技术实施例的位置控制系统整体结构示意图。本专利技术所述直流伺服电 机的位置控制系统包括控制装置、驱动装置、检测装置及执行装置。所述控制装置包括PC 机，用于根据预定控制算法向驱动装置输出控制信号；所述驱动装置包括直流伺服电机驱 动器，用于根据所述控制信号改变执行装置中的直流伺服电机的输入电压，从而控制直流 伺服电机的转速；PC机与直流伺服电机驱动器通过并口和串口彼此相连并执行数据指令 形式的控制信号传输，同时PC机的信号转换接口包括AC6011型PCI槽及D / A，A / D转 换器，其中D / A转换器连接直流伺服电机驱动器的模拟口，对直流伺服电机驱动器提供 模拟格式的控制信号传输。位置控制系统的执行装置包括直流伺服电机、减速器、联轴器、 滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，直流伺服电机通过减速器及联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与 滚珠丝杠螺母相匹配，并且滚珠丝杠螺母与运动部件联接；其中直流伺服电机在所述直流 伺服电机驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种直流伺服电机的位置控制系统，其特征在于，包括控制装置、驱动装置、检测装置及执行装置；所述控制装置包括PC机，用于根据预定控制算法向驱动装置输出控制信号；所述驱动装置包括直流伺服电机驱动器，用于根据所述控制信号改变执行装置中的直流伺服电机的输入电压，从而控制直流伺服电机的转速；所述执行装置包括直流伺服电机、减速器、联轴器、滚珠丝杠和滚珠丝杠螺母，直流伺服电机通过减速器及联轴器连接滚珠丝杠，滚珠丝杠与滚珠丝杠螺母相匹配，并且滚珠丝杠螺母与运动部件联接；其中直流伺服电机在所述直流伺服电机驱动器提供的所述输入电压下转动，使所述滚珠丝杠转动，从而带动滚珠丝杠螺母及运动部件移动；所述检测装置包括位移传感器及信号转换接口电路，所述位移传感器实时检测执行装置的滚珠丝杠螺母的位移量，并通过信号转换接口电路将所述位移量转换为数字信号输入所述PC机；其中，所述PC机根据所述位移量与预定位移量之差值按照所述预定控制算法输出所述控制信号，直至所述滚珠丝杠螺母达到预定位移量。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴冰，李中琴，马超，杜川，陈波，
申请(专利权)人：新乡学院，
类型：发明
国别省市：