[发明专利]基于重载型编码器的重载闭环驱动系统

权利要求书

1.一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，包括：PLC控制器(1)、变频驱动系统(2)、电机(3)和编码器(4)，其特征在于，所述PLC控制器(1)电性连接有变频驱动系统(2)，所述变频驱动系统(2)电性连接有电机(3)，所述电机(3)的输出端通过编码器(4)与PLC控制器(1)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述PLC控制器(1)、变频驱动系统(2)和电机(3)之间构成串联结构，且变频驱动系统(2)程序设置为编码器(4)控制，并且变频驱动系统(2)程序与编码器(4)系统参数相匹配。

3.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述PLC控制器(1)、变频驱动系统(2)和电机(3)之间采用自动化NetLinx开放网络体系结构，且兼容了所有源/目的地模式所具备的通讯能力，同时具备更高的数据传输效率，因此它能有效地控制、组态、采集信息和数据。

4.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述变频驱动系统(2)的PID控制主要包括速度闭环、角度闭环和换相角相位延迟调节闭环，且电机(3)的其反馈量为前一次编码器(4)采样到的输出量，与给定的量进行比较，经过PID调节算法，具体如下列公式⑥：

式⑥中：KP是比例系数；Kt；是积分系数；Kd是微分系数；Zc和Zk-1是第k、k-1采样时刻输人的偏差值。

5.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述电机(3)的输出端与编码器(4)中心孔进行柔性机械连接，且电机(3)的输出端每转动1圈编码器(4)就会提供1024个脉冲反馈。

6.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述电机(3)同一时刻只有两个绕组通电，电机(3)工作时，有如下关系式①：

式①中：U_a是母线电压；R_a是电流检测电阻；i是通电绕组中电流；e是通电绕组中的感应电势；

反电势有如下关系式②：

e＝2pNFτB_mΩ ②

式②中：p是电机极对数；N是电机绕组匝数；F是导体有效长度；τ是电机的极距；B_m是转子水磁体气缝磁密分布的最大值；Ω是电机转速；

将式①代入式②并简化，如下列公式③：

式③中：r_a是绕组线电阻与电流检测电阻的差，r_a＝2R-R；k₁是反电势系数，k₁＝2pNFτB_mΩ，Ω是电机转速；

将式③中电流i用角速度表示，得到公式④：

式④中：Kr是电机(3)转矩系数；J是转子转动惯量；B、是黏滞摩擦系数；T、是电机(3)转负载。

7.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述电机(3)、编码器(4)与变频驱动系统(2)之间采用反电势过零点检测法，且通过检测不同电相绕组中的反电动势电压过零点，在过零点处延迟30°角，即可得到电机(3)换相。

8.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述编码器(4)采用增量型双通道旋转型编码器，其主要技术参数如下：工作电压为12VDC(由变频器提供)，分辨率为1024P/R，输出电压为9VDC，输出相为A/B双通道(A、A-，B、B-)。

9.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述到编码器(4)的A/B双通道输出脉冲之间的相位差为90°[T/4，T＝A(B)相的一个周期]，且编码器(4)脉冲波形为方波。

10.根据权利要求1所述的一种基于重载型编码器的重载闭环驱动系统，其特征在于，所述编码器(4)内部信号检测系统一般采用光电检测系统，且检测透光板一般采用厚度小于0.05mm的合金薄板。