[发明专利]伺服驱动系统中编码器故障自诊断方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种伺服驱动系统中故障的自诊断方法，具体涉及一种针对具有增量式编码器的伺服驱动系统中编码器故障的自诊断方法。

背景技术

增量式编码器作为永磁同步电机的位置传感器在伺服驱动系统中已得到广泛应用，伺服驱动系统中的伺服控制器根据增量式编码器反馈的ABZ信号和/或UVW信号来得到永磁同步电机转子的位置信息，并通过这个位置信息来进行FOC算法从而控制电机的运行。但是，增量式编码器在运行前或运行中可能出现传感器原件破损、Z相信号丢失、UVW信号错误等故障，甚至可能进一步导致伺服驱动系统的工作紊乱。在现阶段的伺服驱动系统中，并没有对编码器的这些故障进行一个实时的检测、诊断、控制，在系统运行时的安全性和精确度上存在漏洞。

发明内容

考虑到现有技术的上述问题，根据本发明的一个方面，公开了一种伺服驱动系统中编码器故障自诊断方法，其特征在于，包括：

在伺服控制器上，预设编码器故障特征参数及相应故障类型信息、输入编码器相关参数；

伺服控制器控制电机转动，并实时接收所接编码器输出的UVW信号和/或ABZ信号；

将实时接收的UVW信号和/或ABZ信号与伺服控制器上预设的编码器故障特征参数和/或输入的编码器相关参数进行比较，判断编码器是否故障；

确认编码器的故障类型、输出相应故障类型信息进行显示，并同时停止伺服驱动系统运行；

其中，自诊断方法包括闭环自诊断和开环自诊断；闭环自诊断时，伺服控制器通过编码器得到电机转子的位置信息，经过计算后输出控制电机运行的电压矢量；开环自诊断时，伺服控制器直接输出控制电机运行的电压矢量。

作为优选，预设的故障特征参数及相应故障类型信息包括：

当编码器UVW信号为全“0”或全“1”时，为编码器UVW信号故障；

当编码器有AB信号、但AB信号记数超出仍无Z信号输出，为编码器Z信号故障；

当编码器Z信号正常、但Z信号和UVW信号相位关系不匹配，为编码器UVW信号故障；

当编码器AB信号无记数或记数值误差过大，为编码器AB信号故障。

作为优选，输入的编码器相关参数为编码器的线数。

作为优选，闭环自诊断时，伺服驱动系统的电机负载运行；开环自诊断时，伺服驱动系统的电机空载运行。

本发明的目的旨在提供一种编码器出现故障时能立即对伺服驱动系统进行保护的一种自诊断方法。与现有技术相比，本发明的有益效果之一是：本发明的伺服驱动系统中的伺服控制器对编码器输出的UVW信号和/或ABZ信号进行实时接收，通过实时接收的UVW信号和/或ABZ信号得到电机转子的位置信息，从而实现对编码器运行状态的实时检测，当一旦出现编码器故障即停机报错，避免了由于编码器故障造成信号缺失而影响电机运行的情况以及由此可能造成的严重后果的发生；另外，本发明的方法可实现闭环自诊断和开环自诊断，不但在伺服驱动系统负载运行的情况下进行实时保护，更可以在电机空载时对编码器进行检测。

附图说明

图1示出了增量式编码器AB信号与伺服控制器CNT计数值之间的关系图；

图2示为增量式编码器UVW信号与转子的电气角度关系图；

图3示出了Z信号与UVW信号之间的相位关系图；

图4示出了根据本发明的伺服驱动系统中编码器闭环自诊断时的实施流程和对应的编码器故障；

图5示出了根据本发明的伺服驱动系统中编码器开环自诊断时的实施流程和对应的编码器故障。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但本发明的实施方式不限于此。为了全面理解本发明，在以下详细描述中提到了众多具体细节。但是本领域技术人员应该理解，本发明可以无需这些具体细节而实现。在其它实例中，不详细描述公知的方法、过程、组件和电路，以免不必要地使实施例模糊。

一方面，本发明公开了一种伺服驱动系统中编码器故障自诊断方法，包括：

在伺服控制器上，预设编码器故障特征参数及相应故障类型信息、输入编码器的线数；

伺服控制器控制电机转动，并实时接收所接编码器输出的UVW信号和/或ABZ信号；

将实时接收的UVW信号和/或ABZ信号与伺服控制器上预设的编码器故障特征参数和/或输入的编码器相关参数进行比较，判断编码器是否故障；

确认编码器的故障类型、输出相应故障类型信息进行显示，并同时停止伺服驱动系统运行；