[发明专利]一种具有隐性故障检测的伺服系统

说明书

技术领域

本发明涉及各种运动控制领域伺服系统的元器件和电路故障检测技术领域，特别适用于对加工设备的伺服系统中各主要元器件和电路进行故障检测的技术领域。

背景技术

在控制设备中，如机床、雷达、坦克等，由于伺服系统本身或机械部分发生故障，有时可能会产生较为严重的后果。虽然各伺服系统都有各种故障监控功能，如直流母线过压、欠压，驱动器过流，电机过热，电机缺相监控等。但由于保护电路反应速度相对较慢等原因，往往还没反应过来故障就已发生。其中，有些是由于突发意外产生的故障，有些则是由于系统本身具有故障隐患，如受到瞬间强电的冲击对系统中的硬件设备造成损伤，电子元器件由于长期使用造成老化等，从而给系统运行带来隐患，而这些隐患是保护电路无法检测出来的。

发明内容

本发明所要解决的问题就是在伺服系统中增加一个隐性故障检测模块，通过对伺服系统的电路单元、器件等进行频域分析，从而将在时域上无法检测出来的隐性故障，通过频域分析的方法检测出来，以便提前进行故障排除，避免造成重大事故的具有隐性故障检测的伺服系统。

本发明所要解决的问题由以下技术方案实现：包括相互连接的整流模块、储能电容模块、电源模块、控制模块、功率驱动模块和伺服电机，控制模块中包括有脉冲分配电路、电流调节电路和速度调节电路，功率驱动模块中包括IPM智能功率模块和电流检测模块，脉冲分配电路设有多路脉冲转换电路与IPM智能功率模块中的各三极管相连，它还包括隐性故障检测模块，在储能电容模块中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速度调节电路上分别设有信号采集点；隐性故障检测模块包括中央处理器、显示装置、时序电路、对应各路信号的归一化电路、A/D、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；所述的储能电容模块中电容正极点、多路脉冲电路上、电流调节电路和速度调节电路上的各信号采集点分别与隐性故障检测模块中的各路归一化电路相连。

本发明通过增加一个隐性故障检测模块，采集系统中主要元器件和电路的运行数据，与模块中所存储的体现正确运行状态参考数据通过比较程序进行运算，利用小波变换等算法，对伺服系统的电路单元、器件的运行状态等进行频域分析，从而将在时域上无法检测出来的隐性故障，通过频域分析的方法检测出来，以便提前进行故障排除，以免造成重大事故。

附图说明

图1是本发明的线路构造示意图

图中1是整流模块，2是储能电容模块，3是电源模块，4是控制模块，5是功率驱动模块，6是伺服电机，7是隐性故障检测模块，8是电压信号采集点，9是脉冲信号采集点，10是电流信号采集点，11是速度信号采集点，12是电流检测模块。

图2是本发明中隐性故障检测模块的结构框图

图3是本发明的工作流程的逻辑框图

具体实施方式

本发明如图1所示，包括相互连接的整流模块1、储能电容模块2、电源模块3、控制模块4、功率驱动模块5和伺服电机6，控制模块4中包括有脉冲分配电路、电流调节电路和速度调节电路，功率驱动模块5中包括IPM智能功率模块和电流检测模块12，脉冲分配电路设有多路脉冲转换电路与IPM智能功率模块中的各三极管相连，它还包括隐性故障检测模块7，在储能电容模块2中电容正极点、多路脉冲转换电路上、电流调节电路和速度调节电路上分别设有电压信号采集点8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10和速度信号采集点11；如图2所示，隐性故障检测模块7中包括中央处理器(CPU)、显示装置、时序电路、对应各路所采集的信号的归一化电路一～归一化电路四、A/D、记载有标准数据和将所采集的各路信号与标准数据比较计算并进行小波与频谱分析的程序的存储器；电压信号采集点8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10和速度信号采集点11分别与隐性故障检测模块7中的归一化电路一～归一化电路四相连。

隐性故障检测模块7中的归一化处理电路一～四，将直流母线电压、控制脉冲、速度反馈值和电流反馈值(即来自电压信号采集点8、脉冲信号采集点9、电流信号采集点10和速度信号采集点11的信号)等不同电平的信号量进行归一化处理，以便A/D转换电路能进行统一处理。由于隐性故障检测并不需要实时性，因此可通过开关切换的方法，由时序电路控制信号采集的顺序和间隔时间，每次处理一个器件或电路单元。这样既减少了A/D转换电路，更节省了CPU的处理工作量。CPU一方面控制对读取信号是否进行存储以便进行事后分析，另一方面通过小波变换等算法处理，检测信号有无奇异点和信号频谱，由此判断有无隐性故障，如有则送隐性故障指示信号给故障指示单元。故障指示单元负责隐性故障指示。