【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及機電一體化，尤其涉及一種雷達機電伺服控制系統及方法。
技術介紹
1、在當前現有技術中，在雷達領域中，其采用的可編程邏輯控制器（plc）、伺服驅動器以及對應的外置傳感器等機電設備在核心性能及系統穩定性上仍然存在表現不佳的問題。
2、因雷達產品的性能不足、系統穩定性不佳可能會帶來難以預料的人員設備事故；同時，對于雷達機電伺服系統而言，將多個大質量雷達以高速度且精確協同運動到對應位置，這個過程出現意外帶來的損害大，需要對其運動策略進行安全設計，以確保沖擊在可允許范圍內。
3、因此，當前亟需設計一種兼顧安全性設計的雷達機電伺服控制系統及系統，以保證雷達機電伺服能夠平穩無故障工作，避免出現人員設備事故。
技術實現思路
1、本專利技術所要解決的技術問題是：本專利技術公開了一種雷達機電伺服控制系統及系統，以解決現有雷達機電設備因性能不足所導致的安全性不佳、穩定性較差和容易出現意外故障的問題。
2、為了解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案為：一種雷達機電伺服控制系統，其特征在于，包括：plc控制器、伺服驅動器和至少兩個雷達，所述雷達上均設有伺服電機和編碼器；所述伺服驅動器與所述伺服電機通信連接，所述plc控制器與伺服驅動器采用canopen通信連接；其中，所述伺服驅動器接收來自于所述plc控制器的控制信號，并驅動所述伺服電機使能或抱閘；
3、所述plc控制器還與所述編碼器建立串口通信連接，以接收所述編碼器的反饋信號，并判斷系統是否
4、在本專利技術的上述技術方案中，針對現有雷達機電設備因性能不足所導致的安全性不佳、穩定性較差和容易出現意外故障的問題。本專利技術公開了一種新的雷達機電伺服控制系統，該雷達機電伺服控制系統中的plc控制器能夠與編碼器建立串口通信連接，以接收各個雷達的伺服電機上設置的編碼器的反饋信號，從而分析各個雷達的運動狀況，并以此判斷系統是否存在異常，當系統異常時，則將系統狀態置為故障，關閉所有雷達的所述伺服電機使能并抱閘，從而最大程度地降低可能發生的安全事故及所帶來的設備損失，提高雷達機電設備的安全性和穩定性，其具有良好的推廣前景和應用價值。
5、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，伺服電機使能在伺服電機解閘前，伺服電機抱閘在伺服電機關使能前；其中，伺服電機使能與伺服電機解閘，或者伺服電機抱閘與伺服電機關使能之間間隔有一段預設canopen通訊周期。
6、在本專利技術上述技術方案中，在實際應用時，由于是基于plc控制器發送控制信號至伺服驅動器實現伺服電機的不同運行狀態切換的，因而可以具體控制上述的預設canopen通訊周期為5個canopen通訊周期，從而為plc控制器接收編碼器的反饋信號并進行使能回檢過程，預留足夠的時間，確保對伺服電機的安全控制。
7、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，所述plc控制器對編碼器的采樣頻率至少高于plc控制器的程序運行頻率的兩倍。
8、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，所述plc控制器獲取所述編碼器的反饋信號，并獲得誤差信號，以根據所述誤差信號計算出給定所述伺服驅動器的速度設定值，并利用速度過濾器對所述速度設定值進行速度過濾，以輸出過濾速度值，并基于所述過濾速度值發送控制信號至所述伺服驅動器；
9、其中，所述速度過濾器的速度過濾公式為：
10、
11、其中，為plc控制器的pid算法根據所述誤差信號計算的速度設定值，為當前時刻的速度過濾器輸出的過濾速度值，為下一時刻速度過濾器輸出的過濾速度值， a為設定加速度， ts為plc控制器的程序運行周期。
12、在本專利技術上述技術方案中，該雷達機電伺服控制系統中的plc控制器對于伺服驅動器的控制信號的輸出，還需要根據編碼器的反饋信號進行計算；其中，在實際控制雷達運動時，為了避免雷達加速度過大帶來沖擊，影響設備安全性和穩定性，該雷達機電伺服控制系統的plc控制器中還設置了速度過濾器，以基于上述速度過濾器的速度過濾公式，限制加速度，確保加速度不至于過大，以此基于過濾后得到的過濾速度值發送控制信號至所述伺服驅動器，控制雷達進行正常運動，保證大質量雷達設備平滑加減速運動。
13、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，當至少兩個所述雷達協同運動時，啟用同步鎖，并將所有所述雷達的伺服電機分配為：一主電機和至少一個從電機；
14、所述從電機會根據所述主電機對應編碼器與從電機對應編碼器計算出的位移差生成額外控制量對其進行速度補償，其公式為：
15、
16、其中，為補償后的從電機速度值；為補償前的從電機速度值； vc為速度補償值；為主電機對應編碼器與從電機對應編碼器的位移差； xset為主電機對應編碼器與從電機對應編碼器的預設位移差； xl， xu分別為啟用速度補償控制的位移差絕對值的上界和下界。
17、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，所述系統異常包括：編碼器讀數異常、誤差信號異常、微動開關信號異常、伺服驅動器上報異常、碰撞預警、plc控制器異常和協同運動異常的至少其中之一。
18、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，所述誤差信號異常包括：
19、所述plc控制器獲取所述編碼器的反饋信號，并計算獲得誤差信號的誤差值，以根據以下公式判斷：
20、
21、其中，為plc控制器在當前幀計算的誤差值，為plc控制器在下一幀計算的誤差值， vmax為預設最大速度， tc為plc控制器程序的運行周期；
22、若所述誤差信號的誤差值不滿足上式，則可認定plc控制器有尖峰產生，并判斷為誤差信號異常。
23、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，還包括：所述碰撞預警具體為：
24、對任意兩個雷達陣面的碰撞判斷公式如下：
25、
26、式中， vi， vj為兩個雷達陣面占據的空間；，為兩個雷達碰撞剎車預留的空間。
27、進一步的，在本專利技術所述的雷達機電伺服控制系統中，還包括顯示屏，所述顯示屏與所述plc控制器通信連接，所述顯示屏的操作界面僅包含狀態切換、急停、警報恢復三種指令下發方式；其中，狀態切換需要點擊目標狀態后并二次確認，且運動過程不允許狀態切換。
28、考慮到雷達機電伺服系統執行機構多，如果發生操作失誤本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種雷達機電伺服控制系統，其特征在于，包括：PLC控制器、伺服驅動器和至少兩個雷達，所述雷達上均設有伺服電機和編碼器；所述伺服驅動器與所述伺服電機通信連接，所述PLC控制器與伺服驅動器采用CANOpen通信連接；其中，所述伺服驅動器接收來自于所述PLC控制器的控制信號，并驅動所述伺服電機使能或抱閘；
2.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，伺服電機使能在伺服電機解閘前，伺服電機抱閘在伺服電機關使能前；其中，伺服電機使能與伺服電機解閘，或者伺服電機抱閘與伺服電機關使能之間間隔有一段預設CANOpen通訊周期。
3.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述PLC控制器對編碼器的采樣頻率至少高于PLC控制器的程序運行頻率的兩倍。
4.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述PLC控制器獲取所述編碼器的反饋信號，并獲得誤差信號，以根據所述誤差信號計算出給定所述伺服驅動器的速度設定值，并利用速度過濾器對所述速度設定值進行速度過濾，以輸出過濾速度值，并基于所述過濾速度值發送控制信號至所述伺服驅動器；
5.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，當至少兩個所述雷達協同運動時，啟用同步鎖，并將所有所述雷達的伺服電機分配為：一主電機和至少一個從電機；
6.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述系統異常包括：編碼器讀數異常、誤差信號異常、微動開關信號異常、伺服驅動器上報異常、碰撞預警、PLC控制器異常和協同運動異常的至少其中之一。
7.根據權利要求6所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述誤差信號異常包括：
8.根據權利要求6所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述碰撞預警具體為：
9.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，還包括顯示屏，所述顯示屏與所述PLC控制器通信連接，所述顯示屏的操作界面僅包含狀態切換、急停、警報恢復三種指令下發方式；其中，狀態切換需要點擊目標狀態后并二次確認，且運動過程不允許狀態切換。
10.一種雷達機電伺服控制系統，其應用于如權利要求1-9任意一項所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，包括步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種雷達機電伺服控制系統，其特征在于，包括：plc控制器、伺服驅動器和至少兩個雷達，所述雷達上均設有伺服電機和編碼器；所述伺服驅動器與所述伺服電機通信連接，所述plc控制器與伺服驅動器采用canopen通信連接；其中，所述伺服驅動器接收來自于所述plc控制器的控制信號，并驅動所述伺服電機使能或抱閘；
2.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，伺服電機使能在伺服電機解閘前，伺服電機抱閘在伺服電機關使能前；其中，伺服電機使能與伺服電機解閘，或者伺服電機抱閘與伺服電機關使能之間間隔有一段預設canopen通訊周期。
3.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述plc控制器對編碼器的采樣頻率至少高于plc控制器的程序運行頻率的兩倍。
4.根據權利要求1所述的雷達機電伺服控制系統，其特征在于，所述plc控制器獲取所述編碼器的反饋信號，并獲得誤差信號，以根據所述誤差信號計算出給定所述伺服驅動器的速度設定值，并利用速度過濾器對所述速度設定值進行速度過濾，以輸出過濾速度值，并基于所述過濾速度值發送控制信號至所...
【專利技術屬性】
技術研發人員：張世武，王二龍，宣翔，李彪，袁君舜，金虎，劉帥文，汪明剛，
申請(專利權)人：中國科學技術大學，
類型：發明
國別省市：
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