[发明专利]全闭环定位控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种全闭环定位控制系统，使用于带有机械负载及电机的机械运动装置，其包括用于获取机械负载实际位移信息的位置反馈器件及用于获取电机位置信息的电机编码器，所述全闭环定位控制系统还包括一反馈增益设定单元、位置控制模块、速度检测单元、速度控制模块及功率驱动模块，所述反馈增益设定单元用于根据所述位置反馈器件及电机编码器的精度信息确定位置反馈增益G。本发明的全闭环定位控制系统可降低系统反馈信息的误差，并提高定位控制系统的响应性，其实现方式简单，同时，本发明还提供了一种全闭环定位控制方法。

技术领域

本发明涉及定位控制系统及方法，尤其涉及一种全闭环定位控制系统及方法。

背景技术

当今，位置定位控制系统已广泛应用于自动化控制领域。其工作原理为：将位置检测装置检测到的运动部件的实际位移量进行位置反馈，与位置指令信号进行比较，将两者的差值进行位置调节，变换成速度控制信号，通过驱动装置驱动伺服电机以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直至指令位置与反馈的实际位置的差值等于零。根据位置检测装置反馈位置信息的方式，可分为半闭环控制方式和全闭环控制方式。

半闭环控制方式是将位置检测装置安装在伺服电机的机轴末端，通过反馈电机轴的位置信息，从而达到间接控制部件位移的目的。全闭环控制方式是将位置检测装置安装在运动部件上，对运动部件的位置进行直接的反馈。由于全闭环控制方式中直接控制的运动部件位移不受外部机械传动误差，机械温度形变等外界因素的影响，因此，全闭环控制方式的定位精度主要取决于检测装置的分辨率，并且一般高于半闭环控制方式。

一般情况下，定位控制系统的机械传动装置多为：皮带、链条、丝杆、齿轮等，其中，由于以上传动装置的存在，使得电机每旋转一圈的电机编码器分辨率与电机每旋转一圈的位置检测装置的分辨率的比值K较大，而针对所述比值K较大的(大于1)定位控制系统，若采用全闭环控制方式，其响应性与半闭环控制方式相比将大大降低。因此，提高全闭环定位的响应性是目前定位控制系统的重要研究方向。

现有技术中，提高全闭环定位系统的响应性的常用方法有：提高上位机的脉冲发送频率和系统增益切换等。但由于上位机的脉冲发送频率的能力受软件和硬件的限制，无法任意提高脉冲发送频率，同时伺服驱动器本身接收脉冲频率的能力也是受限的，因此，提高上位机的脉冲发送频率并不能有效地提高全闭环定位的响应性。而增益切换主要针对系统不同的运行参数特性(如：根据转矩指令，速度指令，速度指令变化率，位置偏差，位置指令等)进行分类，得到不同类型的切换方式，但是这种方法软件实现复杂，同时对现场的调试人员要求高，具有一定的局限性。

鉴于此，有必要提供一种可解决上述缺陷的全闭环定位控制系统及方法以提高定位控制系统响应性，其实现方式简单、便于调试且实用性强。

发明内容

本发明所要解决的一个技术问题是提供一种可提高定位控制系统响应性且实用性强的全闭环定位控制系统。

本发明所要解决的另一个技术问题是提供一种可提高定位控制系统响应性、实现方式简单、便于调试的全闭环定位控制方法。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案：一种全闭环定位控制系统，使用于带有机械负载及电机的机械运动装置，所述全闭环定位控制系统包括用于获取机械负载实际位移信息的位置反馈器件及用于获取电机位置信息的电机编码器，所述全闭环定位控制系统还包括一反馈增益设定单元、位置控制模块、速度检测单元、速度控制模块及功率驱动模块，所述反馈增益设定单元用于根据所述位置反馈器件及电机编码器的精度信息确定位置反馈增益G，根据所述位置反馈增益G及机械负载的实际位移信息，获取位置反馈脉冲数；

所述位置控制模块用于根据位置指令脉冲数及所述反馈增益设定单元获得的位置反馈脉冲数获取速度指令，并发送至所述速度控制模块；

所述速度检测单元用于根据所述电机编码器获得的电机位置信息获取电机的转动速度并发送至所述速度控制模块；