CN105137829A - 一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，包括：人机交互设备获取料车目标设定值，并发送至控制器；控制器根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出初始指令至伺服控制器；伺服控制器根据初始指令生成控制指令，并将控制指令输出至伺服电机以控制伺服电机的转速；伺服电机根据控制指令产生旋转；编码器实时检测反馈信号，并将反馈信号反馈至伺服控制器；伺服控制器将反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令。本发明实施例还公开了一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统。采用本发明，取代现有的液压控制系统，有效地简化液压油路，采用闭环模式，提高控制精度，提高系统响应速度及稳定性。

Description

一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法及系统

技术领域

本发明涉及陶瓷装备制造领域，尤其涉及一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法及一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统。

背景技术

如图1所示，现有的耐火砖压机料车通常使用液压动力控制系统实现控制，具体地，液压动力控制系统利用油马达1’作为动力装置，油马达1’的转速通过比例阀2’控制流量来调节；比例阀2’前端设有滤油器3’及压力表5’，其中，滤油器3’用于过滤油液中的杂质，压力表5’用于观察比例阀2’的阀前压力；同时，比例阀2’前端还设有插装阀9’，插装阀9’控制着料车液压动力系统的通断，其由电磁阀7’控制打开和关闭，电磁阀7’得电，插装阀9’打开，反之关闭；插装阀9’后端装有减压阀8’，减压阀8’会将系统压力减小到适合油马达1’的工作压力，供油马达1’运动使用。

因此，现有的耐火砖压机料车的液压动力控制系统普遍存在以下不足：

（1）结构过于复杂，容易受油液状态影响；

（2）油路不可避免会出现漏油情况，容易污染环境；

（3）维修不方便，更换零件需卸压抽真空，且维修时油液容易造成污染；

（4）定位精度不够高；

（5）过载能力低；

（6）响应慢，容易出现超调。

发明内容

本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法及系统，其精度高、响应速度快、稳定性强。

为了解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，包括：人机交互设备获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至控制器；所述控制器根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至伺服控制器；所述伺服控制器根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至伺服电机以控制伺服电机的转速；所述伺服电机根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动；编码器实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器；所述伺服控制器将所述反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令，使所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

作为上述方案的改进，所述伺服控制器根据初始指令生成控制指令的方法包括：所述伺服控制器对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值；对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令，所述控制指令为SPWM波。

作为上述方案的改进，所述伺服控制器将反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令的方法包括：所述伺服控制器将反馈信号与初始指令进行偏差计算，生成偏差值；对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令。

作为上述方案的改进，所述料车目标设定值为位置值、速度值、力矩值中的任意一种。

作为上述方案的改进，所述伺服电机通过减速机驱动料车运动。

相应地，本发明实施例还提供了一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，包括：人机交互设备、控制器、伺服控制器、伺服电机及编码器，所述人机交互设备、控制器、伺服控制器及伺服电机依次相连，所述编码器分别与伺服控制器及伺服电机相连；所述人机交互设备用于获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至所述控制器，所述料车目标设定值为位置值、速度值、力矩值中的任意一种；所述控制器用于根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至所述伺服控制器；所述伺服控制器用于根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至所述伺服电机以控制所述伺服电机的转速，还用于将所述编码器的反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令；所述伺服电机用于根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动；所述编码器用于实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器；所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

作为上述方案的改进，所述伺服控制器包括：偏差计数器，用于对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值；数模转换器；用于对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；放大电路，用于将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令，所述控制指令为SPWM波；所述偏差计数器、数模转换器及放大电路依次相连。

作为上述方案的改进，所述伺服控制器还包括：F/V转换器，所述F/V转换器一端与所述数模转换器相连，另一端与所述编码器相连；脉冲倍频电路，所述脉冲倍频电路一端与所述偏差计数器相连，另一端与所述编码器相连。

作为上述方案的改进，所述伺服电机通过减速机驱动料车运动。

作为上述方案的改进，所述伺服电机为永磁同步电机。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明通过电动伺服控制系统取代现有的液压控制系统，简化了液压油路，方便维护。

同时，本发明中的伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统，可有效提高系统响应速度及稳定性，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力。

另外，本发明还能根据实际压制工艺调节伺服电机的转速以调节料车的速度及位置，提高控制精度。

附图说明

图1是现有的耐火砖压机料车通常使用液压动力控制系统的结构示意图；

图2是本发明用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法的第一实施例流程图；

图3是本发明用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法的第二实施例流程图；

图4是本发明用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统的结构示意图；

图5是图4中伺服控制器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述。

图2是本发明用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法的第一实施例流程图，包括：

S101、人机交互设备获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至控制器。

所述料车目标设定值为位置值，但不局限于此，所述料车目标设定值还可以为速度值或力矩值。

用户根据实际需求上传料车目标设定值，以便用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统对料车进行控制，提高控制精度。

S102、所述控制器根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至伺服控制器。

S103、所述伺服控制器根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至伺服电机以控制伺服电机的转速。

需要说明的是，当料车目标设定值为位置值时，则伺服控制器采用位置控制模式控制伺服电机，此时初始指令为脉冲信号；当料车目标设定值为速度值时，则伺服控制器采用速度控制模式控制伺服电机，此时初始指令为模拟量电压信号；当料车目标设定值为力矩值时，则伺服控制器采用力矩控制模式控制伺服电机，此时初始指令为模拟量电压信号。

S104、所述伺服电机根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动。

所述伺服电机通过减速机驱动料车运动，但不限于此。

S105、编码器实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器。

S106、所述伺服控制器将所述反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令，使所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

需要说明的是，步骤S106中，调节输出的控制指令后，跳转至步骤S103使得步骤S103~S106之间形成一个完整的闭环结构，使所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

具体地，本发明通过人机交互设备实时监控料车的位置，用户可根据实际需求上传料车目标设定值，控制器根据料车目标设定值发出初始指令到伺服控制器，伺服控制器控制伺服电机的转动，同时编码器将实时检测的反馈信息反馈至伺服控制器，从而成了一个完成的闭环系统。

图3是本发明用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法的第二实施例流程图，包括：

S201、人机交互设备获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至控制器。

所述料车目标设定值为位置值，但不局限于此，所述料车目标设定值还可以为速度值或力矩值。

用户根据实际需求上传料车目标设定值，以便用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统对料车进行控制。

S202、所述控制器根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至伺服控制器。

S203、所述伺服控制器对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值。

S204、对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号。

S205、将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令。

所述控制指令为SPWM波。

S206、将所述控制指令输出至伺服电机以控制伺服电机的转速。

需要说明的是，当料车目标设定值为位置值时，则伺服控制器采用位置控制模式控制伺服电机，此时初始指令为脉冲信号；当料车目标设定值为速度值时，则伺服控制器采用速度控制模式控制伺服电机，此时初始指令为模拟量电压信号；当料车目标设定值为力矩值时，则伺服控制器采用力矩控制模式控制伺服电机，此时初始指令为模拟量电压信号。

S207、所述伺服电机根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动。

所述伺服电机通过减速机驱动料车运动，但不限于此。

S208、编码器实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器。

S209、所述伺服控制器将反馈信号与初始指令进行偏差计算，生成偏差值。

需要说明的是，步骤S209中，生成偏差值后，跳转至步骤S203使得步骤S203~S209之间形成一个完整的闭环结构，使所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

具体地，控制器向伺服控制器输出初始指令，经伺服控制器进行偏差计算、数模转换、放大处理等运算处理后，输出控制指令以控制伺服电机，同时编码器则将反馈信号与初始指令比较，再根据偏差调节输出的控制指令。

例如，当初始指令为1个脉冲，闭环结构的运行过程如下：

（1）初始指令经偏差计算后，生成偏差值+1；

（2）偏差值+1进行数模转换处理后，转变为对应的电压；

（3）电压进行放大处理后，产生控制指令（即SPWM波）驱动伺服电机旋转；

（4）编码器随伺服电机产生相应旋转，检测出反馈信号为1脉冲震荡；

（5）1脉冲震荡再次反馈输入到伺服控制器中进行偏差计算，此时将原来的偏差值+1减去1脉冲震荡，使得最新的偏差值为0；

（6）偏差值0进行数模转换处理后，转变为对应的电压0V，因此，放大器使伺服电机停止；

（7）完成1脉冲的定位。

由上可知，本发明通过电动伺服控制方法取代现有的液压动力控制方法，很大程度的简化液压油路，提高系统响应速度及稳定性，还能根据实际压制工艺调节伺服电机的转速以调节料车的速度及位置，提高控制精度。

如图4所示，图4显示了本发明一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统100的结构示意图，包括人机交互设备1、控制器2、伺服控制器3、伺服电机4及编码器5，所述人机交互设备1、控制器2、伺服控制器3及伺服电机4依次相连，所述编码器5分别与伺服控制器3及伺服电机4相连。

所述人机交互设备1用于获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至所述控制器2。

所述控制器2用于根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至所述伺服控制器3。

所述伺服控制器3用于根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至所述伺服电机4以控制所述伺服电机4的转速，还用于将所述编码器5的反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令。

所述伺服电机4用于根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动。所述伺服电机为永磁同步电机，但不以此为限制。具体地，所述伺服电机4通过减速机驱动料车运动，但不以此为限制。

所述编码器5用于实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器。

所述料车目标设定值为位置值，但不局限于此，所述料车目标设定值还可以为速度值或力矩值。用户根据实际需求上传料车目标设定值，以便用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统100对料车进行控制。

需要说明的是，当料车目标设定值为位置值时，则伺服控制器3采用位置控制模式控制伺服电机4，此时初始指令为脉冲信号；当料车目标设定值为速度值时，则伺服控制器3采用速度控制模式控制伺服电机4，此时初始指令为模拟量电压信号；当料车目标设定值为力矩值时，则伺服控制器3采用力矩控制模式控制伺服电机4，此时初始指令为模拟量电压信号。

由上可知，本发明通过人机交互设备1实时监控料车的位置，用户可根据实际需求上传料车目标设定值，控制器2根据料车目标设定值发出初始指令到伺服控制器3，伺服控制器3控制伺服电机4的转动，同时编码器5将实时检测的反馈信息反馈至伺服控制器3，从而使伺服控制器3、伺服电机4、编码器5之间形成一个完整的闭环系统。

如图5所示，所述伺服控制器3包括：

偏差计数器31，用于对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值。

数模转换器32；用于对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号。

放大电路33，用于将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令，所述控制指令为SPWM波。

所述偏差计数器31、数模转换器32及放大电路33依次相连。

工作时，控制器2向伺服控制器3输出初始指令，经伺服控制器内部的偏差计数器31、数模转换器32、放大电路33依次进行偏差计算、数模转换、放大处理等运算处理后，输出控制指令以控制伺服电机，同时编码器则将反馈信号与初始指令比较，再根据偏差调节输出的控制指令。

例如，当初始指令为1个脉冲，闭环结构的运行过程如下：

（1）控制器2向伺服控制器3输出1个初始指令，偏差计数器31的偏差值为+1；

（2）数模转换器32对偏差值+1进行数模转换处理后，转变为对应的电压；

（3）放大电路33对电压进行放大处理后，产生控制指令（即SPWM波）驱动伺服电机旋转；

（4）编码器随伺服电机产生相应旋转，检测出反馈信号为1脉冲震荡；

（5）1脉冲震荡再次反馈输入到伺服控制器中的偏差计数器31进行偏差计算，此时将原来的偏差值+1减去1脉冲震荡，使得最新的偏差值为0；

（6）偏差值0经数模转换器32进行数模转换处理后，转变为对应的电压0V，因此，放大电路33使伺服电机停止；

（7）完成1脉冲的定位。

进一步，所述伺服控制器3还包括：

F/V转换器34，所述F/V转换器34一端与所述数模转换器32相连，另一端与所述编码器5相连。

脉冲倍频电路35，所述脉冲倍频电路35一端与所述偏差计数器31相连，另一端与所述编码器5相连。

需要说明的是，本发明采用闭环控制模式。其中，图4所示为位置闭环控制模式，位置闭环控模式为由一个位置环及一个速度环、一个电流环构成的三闭环控制系统，（1）偏差计数器31、数据转化器32、放大电路33、伺服电机4、编码器5及脉冲倍频电路35形成位置环；（2）图中M处形成电流环；（3）放大电路33、伺服电机4、编码器5、F/V转换器34形成速度环。

由上可知，本发明通过电动伺服控制系统取代现有的液压控制系统，很大程度的简化液压油路，方便维护，提高系统响应速度及稳定性，具有较强的温度、湿度、振动等环境适应能力和很强的抗干扰的能力；另外，借助闭环模式，快速响应，还能根据实际压制工艺调节伺服电机的转速以调节料车的速度及位置，提高控制精度。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，其特征在于，包括：

人机交互设备获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至控制器；

所述控制器根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至伺服控制器；

所述伺服控制器根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至伺服电机以控制伺服电机的转速；

所述伺服电机根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动；

编码器实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器；

所述伺服控制器将所述反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令，使所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

2.如权利要求1所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，其特征在于，所述伺服控制器根据初始指令生成控制指令的方法包括：

所述伺服控制器对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值；

对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；

将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令，所述控制指令为SPWM波。

3.如权利要求2所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，其特征在于，所述伺服控制器将反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令的方法包括：

所述伺服控制器将反馈信号与初始指令进行偏差计算，生成偏差值；

对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；

将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令。

4.如权利要求1所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，其特征在于，所述料车目标设定值为位置值、速度值、力矩值中的任意一种。

5.如权利要求1所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制方法，其特征在于，所述伺服电机通过减速机驱动料车运动。

6.一种用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，其特征在于，包括人机交互设备、控制器、伺服控制器、伺服电机及编码器，所述人机交互设备、控制器、伺服控制器及伺服电机依次相连，所述编码器分别与伺服控制器及伺服电机相连；

所述人机交互设备用于获取用户上传的料车目标设定值，并将所述料车目标设定值发送至所述控制器，所述料车目标设定值为位置值、速度值、力矩值中的任意一种；

所述控制器用于根据所述料车目标设定值生成初始指令，并输出所述初始指令至所述伺服控制器；

所述伺服控制器用于根据所述初始指令生成控制指令，并将所述控制指令输出至所述伺服电机以控制所述伺服电机的转速，还用于将所述编码器的反馈信号与初始指令进行比对，调节输出的控制指令；

所述伺服电机用于根据所述控制指令产生旋转以驱动料车运动；

所述编码器用于实时检测反馈信号，并将所述反馈信号反馈至所述伺服控制器；

所述伺服控制器、伺服电机、编码器之间形成闭环系统。

7.如权利要求6所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，其特征在于，所述伺服控制器包括：

偏差计数器，用于对所述初始指令进行偏差计算，生成偏差值；

数模转换器；用于对所述偏差值进行数模转换处理，生成电压信号；

放大电路，用于将所述电压信号进行放大处理，生成控制指令，所述控制指令为SPWM波；

所述偏差计数器、数模转换器及放大电路依次相连。

8.如权利要求7所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，其特征在于，所述伺服控制器还包括：

F/V转换器，所述F/V转换器一端与所述数模转换器相连，另一端与所述编码器相连；

脉冲倍频电路，所述脉冲倍频电路一端与所述偏差计数器相连，另一端与所述编码器相连。

9.如权利要求6所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机通过减速机驱动料车运动。

10.如权利要求6所述的用于耐火砖压机料车的电动伺服控制系统，其特征在于，所述伺服电机为永磁同步电机。