1.软件部分
与7360体系的伺服操控相同,7M体系也是选用实时中止完结伺服操控的。与7360体系不同的是,7M体系的差补核算部分每8ms进行一次,核算出8ms内作业台的进给量ΔDci,而方位操控部分则每4ms核算一次,将核算结果作为一个4ms的进给指令,通过核算机接口输出。方位操控部分的核算进程为:
(1)跟从差错的核算。设上一个4ms开始时作业台的实践方位为DFi-1,从方位检测组件取得的上一个4ms内作业台实践方位增量为ΔDFi,那么本次4ms周期开始时作业台的实践方位为
(5—14)
设上一个4 ms结束时指令方位为Dci-1,那么,本次4 ms的指令方位为
(5—15)
因而,本周期的伺服体系跟从差错,或称方位差错为
(5—16)
(2) 进给速度指令的核算。与7360体系相同,为了操控的需求,要将跟从差错转化为进给速度指令,即依据E值的巨细,按下式求出进给速度指令vDA值,即
(5—17)
此外,因为方位操控体系特别是速度操控设备的零点有差错,在给定的速度指令电压为零时,速度操控设备的输出电压不为零,使直流伺服电机(履行元件)仍以慢速旋转。因而,需在软件中补加一个零点偏移补偿量ΔS,使补偿后的直流伺服电机中止旋转。所以,实践的速度指令值的核算应为
(5—18)
2.硬件部分
(1) 方位操控输出组件。方位操控输出组件线路如图5-55所示,速度指令寄存器寄存从工业处理机来的速度指令值vDA,其0~12二进制位寄存速度值,第14位是符号位,最大指令值为 +8191,最小指令值为 -8191。数模转化器由可预置数的减法计数器组成,守时向计数器置入速度指令值,然后以必定的速率减到零,可将数字量的速度指令值转化为调宽脉冲MP,脉冲周期等于置数周期,脉冲宽度τ与vDA成正比。在7M体系中,为了削减电路差错对精度的影响,将数模转化器的减法计数器分红粗计数器(9~12位)和精计数器(0~8位)两部分。两个计数器的置数周期T均为128μs,粗计数器的计数时钟为125 kHz,最大计数值为15;精计数器的计数时钟为4 kHz,最大计数值为511。
调宽脉冲是不带符号的,为此,需将MP变换成可表明正负值的调宽脉冲NP。此外,为了输出电平安稳准确,还需将脉冲变换成规范幅值,完结这一功用的电 路是模仿开关。关于模仿开关电路拜见鉴幅式伺服体系一节的检波器线路。
滤波扩大器由运算扩大器T1和T2等组成,如图5-55所示。T1是扩大倍数为1的高输入阻抗电路,T2将粗精调宽脉冲NPC和NPF按16倍的份额混合,而且滤掉脉冲成分,将直流成分扩大到所需的电压VP。
图5-55 方位操控输出组件线路图
按图5-55的滤波扩大电路,可写出VP的核算公式:
(5—19)
当VNPC和VNPF均为2.5 V(相当于vDA=0)时,VP应为零,将各电阻值代入上式,可求得规范电压VRD为2.023 8 V。那么,VP就可表明为
(5—20)
依据选用的履行元件不同,VP还要转化成驱动这些履行元件所需的方式,即 还要经驱动扩大环节,如伺服阀扩大器、可控硅驱动线路等。
(2) 方位检测组件。方位检测组件由检波器、电压频率转化器和sin/cos发生器、实践方位计数器等电路组成,其方框图如图5-56所示。
由sin/cos发生器发生的8 kHz的正弦余弦电压被送到旋转变压器的定子绕组(或感应同步器的滑尺),在旋转变压器的转子绕组(或感应同步器的定尺)上感应出电压信号VC。VC作为输入信号送到检测设备,先通过10 kHz低通滤波器滤去信号的高次谐波成分和搅扰信号。滤波器的输出被送到检波器,把沟通信号变换为直流信号VE。再通过6 kHz低通滤波器滤去8 kHz的脉动成分,输出滑润的直流电压VF,VF送到电压频率转化电路,转化为频率与VF成正比的脉冲CVFC, VF还被送到符号检测电路,检出VF的符号SIGN。CVFC和SIGN经同步电路后,被送到sin/cos发生器和实践方位计数器,以操控旋转变压器激磁信号中电气角α的改变,并依据α角发生脉宽调制的正弦余弦电压,一起,使计数器计数,计出的数字表明一段时间内坐标方位的移动量DFi。
电压频率转化电路和低通滤波器、检波器线路参阅鉴幅式伺服体系。
图5-57 脉宽调制式的sin/cos发生器的方框图
脉宽调制式的sin/cos发生器的方框图如图5-57所示。它由混合电路、两套分频比为1000的计数器和正弦余弦波形组合门电路以及驱动器等组成 。混合电路的作用是依据脉冲CVFC及其符号SIGN ,使计数器1多计脉冲CVFC所表明的数和使计数器2少计CVFC所表明的数;或使计数器1少计CVFC所表明的数和使计数器2多计CVFC所表明的数 。在混合电路中有一只J-K触发器作为计数器,所以sin/cos发生器总分频比为2000 。当计数器的计数脉冲是16 MHz时,计数器输出频率为8 KHz的方波,相当于2π rad的脉冲数为2 000,每个脉冲为π/1 000 rad。脉宽调制式的正弦余弦波形可用波形组成的办法发生。假如计数器的输出波形A滞后α角,计数器1的另一端输出B比A滞后90°;计数器2的输出C导前α角,计数器2的另一个输出D比C滞后90°。再把A,B,C,D四个波形加到组合门电路,组成E,F,G,H的作业波形,其逻辑关系为
此组合电压经驱动电路加到旋转变压器(或感应同步器)的鼓励绕组两头,鼓励绕组上实践接受的电压是两头电压的差错值,即
此V1和V2便是所要求的余弦和正弦调宽脉冲的波形,各作业波形如图5—58所示。图中α为脉冲宽度的相角,可在0~360°范围内改变。用傅里叶级数剖析,可得出sin和cos函数的基本成分为
(5—21)
(5—22)
式中为ω角频率,ω=2πf,此处,f是正弦和余弦波形的频率,本体系中选用8kHz。
图5-58 sin/cos发生器作业波形