天文望远镜二轴电控系统方案

来源:未知日期:2018/02/25 22:05 浏览:
一. 方案论述:
 
1.    要求:
本系统要求实现对 2台 直流有刷电机的精确控制;
每台电机有2路反馈:一路是接在电机后面的增量式编码器,另外一路是接在最后一级
传动链末端的双读数头反馈圆光栅系统。
 
2.   力矩电机规格:
直流有刷力矩电机、额定1A 峰值3A 电流、供电电压 48VDC。
 
3.   方案实现:
A.  最佳方案:
     我们提供的系统由 控制器、放大器、圆光栅构成;
      控制器发出16位精度的模拟量 给 放大器,放大器 与 力矩电机之间闭电流环,
      编码器的反馈用于速度环反馈,光栅尺的反馈做位置环反馈,构成全闭环系统。
 
 
这样的系统,真正实现了全闭环。
控制器发出模拟量 使驱动器闭电流环:
我们使用美国GLENTEK 线性放大器驱动直流有刷力矩电机,该放大器比常见的PWM放大器具有更好的线性度,能够实现对电机非常均匀的输出力控制,很好的速度线性度及速度稳定性,结合控制器闭位置环后 实现最小的跟随误差,最高的定位精度。
B. 相对较差的方案:
传统的控制方式:
控制器发出模拟量给驱动器闭速度环,编码器的反馈在驱动器上闭速度环,光栅的反馈到控制器上闭位置环,这样就必须调整 驱动器 及 控制器 2套系统的PID,这其实是不好的,因为驱动器的PID要和控制器的PID结合起来,兼容性不好,对于整个系统来说其实是增加了调试难度,且效果不如我们推荐的方法好。
 
打个比方,我自己的想法自己去执行  比  安排别人去执行我的想法 要更直接、更快速、更有效。
别人做的不一定是我想要的,我还要和这个人协调好,才可能达到我预期的效果。
 
另外,控制器的PID算法 要远优于 驱动器的算法,我们当然使用更高级的PID算法好。
 
控制器是整个系统的大脑,它发出的控制指令,由它自己根据反馈信号来调整,是最快速、最有效的。
只有系统的PID调到理想状态,系统才能达到最高的定位精度、最小的跟随误差、最好的速度稳定性。
C. 最差的方案:
还有一种控制方式,如下:
 
 
控制器发 脉冲信号 给驱动器,在控制器上面是无法对反馈信号做任何闭环的。
      同样的系统,编码器的反馈信号只能接到驱动器上面,在驱动器上做位置环闭环,光栅
      的反馈信号虽然可以接到控制器上面,但只是做显示、计数用,并不能实现在控制器上
      面的闭环。
这样的系统实际上是个开环系统,是精度最差的系统,控制器的强大能力基本上没发挥
出来。
这种控制方式 对于 现在的系统 是 不适合的。
     综上所述,我们推荐使用 方案A 的控制方案。
线性放大器是将输入的模拟量信号通过mos管直接放大信号,对电机发出连续的模拟量信号驱动电机运转。
PWM放大器是在接收到上位发来的控制信号后,在其内部将控制信号转换成PWM信号,再通过IGBT模块放大PWM信号,最后输出PWM信号驱动电机运转。
PWM放大器会不断的换相,以实现电机的连续转动,每次换相都会对外部设备产生干扰,PWM频率越高,对外界的干扰越大;
而线性放大器不存在换相问题,其输出连续的模拟量驱动电机运转。
 
线性放大器输出的是连续的信号,PWM放大器输出的是 高频的 开关开关 离散的信号,二者的驱动原理不同。
 
因此,线性放大器对外部设备的干扰要小很多。最适合在测量系统上应用。
 

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