[发明专利]伺服电机控制方法及系统、控制器、驱动器及数控机床

说明书

技术领域

本发明实施例涉及电机领域，特别是涉及一种伺服电机控制、驱动方法、控制端、驱动端及数控机床。

背景技术

目前常见的驱动器转速控制指令接口，均采用模拟量指令接口，即上位机通过发送一模拟量信号，如发送电压值为-10V～+10V的模拟量信号来线性地控制伺服电机的转速(如-3000rpm～3000rpm)。

在这种方案中，上位机先通过数模转换模块将数字指令信号转化为模拟指令信号，该指令通过导线传递到伺服驱动器，伺服驱动器中的模数转换模块再将该模拟指令信号转换为数字指令信号。

以模拟量的控制信号作为控制器传递给驱动器的控制指令，信号的精度对控制效果的影响非常大。上述指令传递模式中，控制信号的精度主要受发送端数模转换精度、传输过程中的扰动、以及接收端模数转换精度的影响。

控制信号的有效位数一般在10～12位(二进制)，高端系统能够达到14～16位。

本申请发明人在长期研发中发现，在实际应用中尤其是机床使用中，要求高精度控制的转速范围一般不是全速范围，而是低速范围。以3000rpm的电机为例，高精度控制需求一般发生在-600rpm～600rpm的转速范围内。若以线性关系映射，对应的模拟量控制信号的幅值在-2V～2V之间。

在模拟量指令控制方式下，转速控制的精度主要取决于模拟电压信号的精度。若考虑传输过程中的扰动影响下，若电压精度为0.1V，则转速控制的精度为(3000rpm)*(0.1V)/(10V)＝30rpm。且该扰动影响是全范围存在，并不随着实际转速值降低而减小。因此，在需要高精度控制的-600rpm～600rpm转速范围内，相对控制精度会大于30rpm/600rpm＝5％。

由此可见，在低转速内，尤其在转速范围在-600rpm～600rpm之间时，控制精度较低。

发明内容

本发明实施例主要解决的技术问题是提供一种伺服电机控制方法及系统、控制器、驱动器及数控机床，能够提高伺服电机转速的控制精度。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的一个技术方案是：提供一种伺服电机控制方法，包括如下步骤：伺服电机控制器获取控制指令值，并判断控制指令值所属范围，其中控制指令值对应伺服电机的转子转速；控制器根据控制指令值所属范围的不同选择不同的第一映射关系，依据第一映射关系计算获得对应控制指令值的模拟量指令值，并将模拟量指令值发送到伺服电机驱动器，第一映射关系为控制指令值与模拟量指令值一一对应关系，其中模拟量指令值对应伺服电机驱动器的工作电压输出值。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种伺服电机控制系统，包括伺服电机控制器以及伺服电机驱动器，伺服电机控制器包括：第一获取模块，用于获取控制指令值，并判断控制指令值所属范围，其中控制指令值对应伺服电机的转子转速；第一处理器，用于根据控制指令值所属范围的不同选择不同的第一映射关系，依据第一映射关系计算获得对应控制指令值的模拟量指令值，并将模拟量指令值发送到伺服电机驱动器，第一映射关系为控制指令值与模拟量指令值一一对应关系，其中模拟量指令值对应伺服电机驱动器的工作电压输出值，并且控制器获得的控制指令值的绝对值越小，控制指令值与控制器对应输出的模拟量指令值的比值越小。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种伺服电机控制器，包括：第一获取模块，用于获取控制指令值，并判断控制指令值所属范围，其中控制指令值对应伺服电机的转子转速；第一处理器，用于根据控制指令值所属范围的不同选择不同的第一映射关系，依据第一映射关系计算获得对应控制指令值的模拟量指令值，并将模拟量指令值发送到伺服电机驱动器，第一映射关系为控制指令值与模拟量指令值一一对应关系。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种伺服电机驱动器，包括：第二获取模块，用于获取由伺服电机控制器发来的模拟量指令值，并判断模拟量指令值所属范围；第二处理器，用于根据模拟量指令值所属范围的不同选择不同的第二映射关系，依据所述第二映射关系计算获得对应模拟量指令值的控制指令值，并根据控制指令值驱动电机转子以不同的转速运转，第二映射关系为控制指令值与模拟量指令值一一对应关系。

为解决上述技术问题，本发明实施例采用的另一个技术方案是：提供一种数控机床，数控机床包括如上述任一项实施例的伺服电机系统。