專利名稱：全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法及實驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種伺服系統(tǒng)的實驗顯示方法，尤其是一種可通過計算機(jī)鍵盤進(jìn)行實 驗數(shù)據(jù)改變并直接顯示改變結(jié)果的顯示方法，具體地說是一種全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示 方法及實驗裝置。
背景技術(shù)：
眾所周知，《伺服系統(tǒng)》或者《運(yùn)動控制系統(tǒng)》是一門實踐性和綜合性很強(qiáng)的課程。 電力電子技術(shù)、微處理器控制技術(shù)、新型電動機(jī)控制理論和控制技術(shù)等等在近年來的飛速 發(fā)展和廣泛應(yīng)用，已經(jīng)促進(jìn)這門課的理論教學(xué)內(nèi)容發(fā)生了很大的改變，同時也向?qū)嵺`性教 學(xué)環(huán)節(jié)提出了新的要求。 目前在大多數(shù)的學(xué)校在做關(guān)于伺服的實驗時，一般大多用MATLAB軟件仿真或直
接用SIEMENS, FANUC，華中等伺服驅(qū)動帶上電機(jī)后用示波器來測量做實驗。 單用MATLAB軟件做伺服相關(guān)的實驗時候，學(xué)生在計算機(jī)上模擬，對所做的實驗缺
乏一種真實感，且用MATLAB模擬出來的數(shù)據(jù)是絕對理想狀況下的數(shù)據(jù)，和現(xiàn)實是有些的區(qū)別。 如果用伺服驅(qū)動加上電機(jī)來做伺服相關(guān)的實驗的時候，那樣實驗的步驟太過繁 雜，調(diào)整環(huán)節(jié)使用較為落后的電位器來作為位置、速度、電流的增益積分時間等動態(tài)特性的 調(diào)節(jié)元件。如果想知道顯示的動態(tài)結(jié)果還必須用示波器去測量。整個實驗過程比較容易產(chǎn) 生較大的誤差。并且用這種方法來做實驗，實驗所顯示的結(jié)果不直觀。 因此急需一種數(shù)字伺服的調(diào)整與狀態(tài)顯示方法以更好地培養(yǎng)自動化專業(yè)或者數(shù) 控專業(yè)的應(yīng)用型人才，掌握數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人等伺服系統(tǒng)工作原理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對目前的純軟件式伺服教學(xué)系統(tǒng)的實驗數(shù)據(jù)顯示存在的缺乏
真實感和常用的數(shù)控實驗系統(tǒng)需配備示波器造成操作不便，顯示不直觀的問題，發(fā)明一種
結(jié)合了純軟件和示波器顯示特點(diǎn)的利用計算機(jī)進(jìn)行控制和顯示的作數(shù)字伺服的調(diào)整與狀
態(tài)顯示方法及實驗裝置。 本發(fā)明的技術(shù)方案是 —種全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法，其特征是采用測量技術(shù)與電腦技術(shù)相結(jié) 合，通過數(shù)據(jù)串行接口電路和數(shù)據(jù)采集卡來完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示，以代替原來的示波 器，以電腦顯示屏上對話框的形式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，并通過RS232 口傳至伺服單元的 相關(guān)調(diào)節(jié)單元，進(jìn)行實時運(yùn)算，代替原來電位器調(diào)節(jié)動態(tài)數(shù)據(jù)，并對修改數(shù)據(jù)后產(chǎn)生的效果 以直觀的圖形在電腦顯示屏上加以顯示。
本發(fā)明具體的方法步驟是
首先使用計算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和顯示單元，通過安裝在計算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡和 串行接口電路實時采集伺服電機(jī)的電流和速度，并采用位置傳感器實時采集位置執(zhí)行元件 的位置信息； 其次，將前述采集到的數(shù)據(jù)送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示出 所得到的實驗值； 第三，在計算機(jī)上設(shè)立參數(shù)調(diào)節(jié)框，并通過串行接口電路將參數(shù)調(diào)節(jié)框中輸入的
數(shù)據(jù)送到相對應(yīng)的調(diào)節(jié)單元中進(jìn)行實時運(yùn)算后，用以驅(qū)動伺服電機(jī)或位置執(zhí)行元件動作； 第四，由數(shù)據(jù)采集卡將上述參數(shù)調(diào)節(jié)后伺服電機(jī)的電流和速度值以及采集到的位
置信息送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，在計算機(jī)屏幕上同時以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示參數(shù)調(diào)整后
的實驗值及輸入的參數(shù)值； 重復(fù)第三、第四步直至實驗結(jié)束。 —種全數(shù)字伺服實驗裝置，包括伺服實驗板1和伺服電機(jī)2，其特征是它還包括計 算機(jī)3、數(shù)據(jù)采集卡4和串行接口或以太網(wǎng)電路5，數(shù)據(jù)采集卡4安裝在計算機(jī)3的I/O插 槽中，數(shù)據(jù)采集卡4通過串行接口電路或以太網(wǎng)5與伺服實驗板1的輸入端相連，伺服實驗 板1的輸出與伺服電機(jī)2的輸入端相連，伺服電機(jī)2連接有編碼器6，編碼器6的輸出端分 別與伺服實驗板1上的速度比較環(huán)及位置比較環(huán)的輸入端相連。
本發(fā)明的有益效果 本發(fā)明克服了單純的軟件模擬存在的缺乏真實感和所得數(shù)據(jù)為理想狀態(tài)下的數(shù) 據(jù)，與實際數(shù)據(jù)有較大的出入，會對學(xué)生的學(xué)習(xí)造成影響的問題，同時又解決了傳動的數(shù)控 系統(tǒng)需配備示波器存在的操作復(fù)雜、不可靠、精度低等問題，具有方法簡便，易于實現(xiàn)，直觀 性好，精確度高又能真實地反映實驗的真實結(jié)果數(shù)據(jù)，有利于學(xué)生正確常握實驗方法和步 驟，提高教學(xué)質(zhì)量。 本發(fā)明不僅可用于教學(xué)實驗，還可用于具體的生產(chǎn)實踐中。 相對于目前市場上的伺服實驗設(shè)備，本發(fā)明改進(jìn)了他們的一些不足的地方。采用 測量技術(shù)與電腦技術(shù)相結(jié)合(含相關(guān)的控制軟件)，通過RS232或RS485或以太網(wǎng)等接口和 數(shù)據(jù)采集卡來完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示，以代替原來的示波器等相關(guān)器件，以對話框的形 式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，并通過相關(guān)接口傳至伺服單元的相關(guān)調(diào)節(jié)單元，進(jìn)行實時運(yùn)算。代 替原來電位器調(diào)節(jié)動態(tài)數(shù)據(jù)。并對修改數(shù)據(jù)后產(chǎn)生的效果以直觀地圖形在計算機(jī)屏幕上加 以顯示。以便觀察作進(jìn)一步修改。本方法可在電腦上對伺服系統(tǒng)的位置環(huán)、速度環(huán)、電流環(huán) 加以調(diào)整和結(jié)果顯示(數(shù)據(jù)，圖形)。 本發(fā)明所處理的數(shù)據(jù)是真實負(fù)載上所反饋的，和實際應(yīng)用很接近。所以實驗的結(jié) 果更真實也更切合實際。本實驗系統(tǒng)做實驗的時候，參數(shù)的設(shè)置直接在電腦屏幕上的軟件 界面上修改，過程簡單明了。負(fù)載的反饋數(shù)據(jù)再經(jīng)過電腦的處理后在電腦屏幕上直接顯示 出實驗結(jié)果。 本發(fā)明還能在實驗過程中同時顯示實驗系統(tǒng)的實際電流，實際轉(zhuǎn)速和給定的速 度，這樣就更加容易讓學(xué)生在做實驗的過程中體會到自己所設(shè)參數(shù)對電機(jī)的特性曲線的影 響，從而讓學(xué)生對實驗有更深的理解。


圖1是本發(fā)明的實驗系統(tǒng)原理圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明內(nèi)容作進(jìn)一步的說明。
如圖1所示。 —種全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法，使測量技術(shù)與電腦技術(shù)相結(jié)合，通過RS232 數(shù)據(jù)串行口和數(shù)據(jù)采集卡來完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示，以代替原來的示波器，以電腦顯示 屏上對話框的形式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，并通過RS232 口傳至伺服單元的相關(guān)調(diào)節(jié)單元， 進(jìn)行實時運(yùn)算，代替原來電位器調(diào)節(jié)動態(tài)數(shù)據(jù)，并對修改數(shù)據(jù)后產(chǎn)生的效果以直觀的圖形 在電腦顯示屏上加以顯示。
具體地說就是 首先使用計算機(jī)作為數(shù)據(jù)處理和顯示單元，通過安裝在計算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡和 串行接口電路(如RS232或RS485或以太網(wǎng))實時采集伺服電機(jī)的電流和速度，并采用位 置傳感器實時采集位置執(zhí)行元件的位置信息； 其次，將前述采集到的數(shù)據(jù)送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示出 所得到的實驗值； 第三，在計算機(jī)上設(shè)立參數(shù)調(diào)節(jié)框，并通過串行接口電路將參數(shù)調(diào)節(jié)框中輸入的
數(shù)據(jù)送到相對應(yīng)的調(diào)節(jié)單元中進(jìn)行實時運(yùn)算后，用以驅(qū)動伺服電機(jī)或位置執(zhí)行元件動作； 第四，由數(shù)據(jù)采集卡將上述參數(shù)調(diào)節(jié)后伺服電機(jī)的電流和速度值以及采集到的位
置信息送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，在計算機(jī)屏幕上同時以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示參數(shù)調(diào)整后
的實驗值及輸入的參數(shù)值； 重復(fù)第三、第四步直至實驗結(jié)束。 伺服單元的數(shù)據(jù)通過RS232或RS485或以太網(wǎng)等接口和電腦的數(shù)據(jù)采集卡相連， 從而把所采集的數(shù)據(jù)傳入電腦。實驗系統(tǒng)的軟件(可自行編制)再通過處理得出一系列的 實驗結(jié)果，并在電腦屏幕上加以顯示(數(shù)據(jù)，圖形)。 同時，伺服動態(tài)特性的相關(guān)調(diào)節(jié)參數(shù)，可在電腦上的相關(guān)對話框里直接修改，并通 過RS232或RS485或以太網(wǎng)等數(shù)據(jù)傳輸口傳輸至伺服單元，伺服單元按新的數(shù)據(jù)進(jìn)行運(yùn)算 并運(yùn)行，運(yùn)行結(jié)果傳至電腦顯示，通過在電腦顯示屏上反復(fù)調(diào)整參數(shù)，直至伺服單元工作在 需要的最佳工作狀態(tài)為止。 圖1是本發(fā)明的全數(shù)字實驗裝置的框圖，它包括伺服實驗板1 (與現(xiàn)有技術(shù)基本相 同，不同之處是省去了電位器調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器)、伺服電機(jī)2、計算機(jī)3、數(shù)據(jù)采集卡4和 串行接口電路5，數(shù)據(jù)采集卡4安裝在計算機(jī)3的I/O插槽中，數(shù)據(jù)采集卡4通過串行接口 電路(或以太網(wǎng))5與伺服實驗板1的輸入端相連，伺服實驗板1的輸出與伺服電機(jī)2的輸 入端相連，伺服電機(jī)2連接有編碼器6，編碼器6的輸出端分別與伺服實驗板1上的速度比 較環(huán)及位置比較環(huán)的輸入端相連。 本發(fā)明未涉及部分均與現(xiàn)有技術(shù)相同或可采用現(xiàn)有技術(shù)加以實現(xiàn)。
權(quán)利要求
一種全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法，其特征是采用測量技術(shù)與電腦技術(shù)相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)串行接口或以太網(wǎng)等電路和數(shù)據(jù)采集卡來完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示，以代替原來的示波器，以電腦顯示屏上對話框的形式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，并通過串行接口或以太網(wǎng)等傳至伺服單元的相關(guān)調(diào)節(jié)單元，進(jìn)行實時運(yùn)算，代替原來電位器調(diào)節(jié)動態(tài)數(shù)據(jù)，并對修改數(shù)據(jù)后產(chǎn)生的效果以直觀的圖形在電腦顯示屏上加以顯示。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l的全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法，其特征是首先使用計算機(jī)作為 數(shù)據(jù)處理和顯示單元，通過安裝在計算機(jī)中的數(shù)據(jù)采集卡和串行接口或以太網(wǎng)等電路實時 采集伺服電機(jī)的電流和速度，并采用位置傳感器實時采集位置執(zhí)行元件的位置信息；其次，將前述采集到的數(shù)據(jù)送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示出所得 到的實驗值；第三，在計算機(jī)上設(shè)立參數(shù)調(diào)節(jié)框，并通過串行接口或以太網(wǎng)等電路將參數(shù)調(diào)節(jié)框中 輸入的數(shù)據(jù)送到相對應(yīng)的調(diào)節(jié)單元中進(jìn)行實時運(yùn)算后，用以驅(qū)動伺服電機(jī)或位置執(zhí)行元件 動作；第四，由數(shù)據(jù)采集卡將上述參數(shù)調(diào)節(jié)后伺服電機(jī)的電流和速度值以及采集到的位置信 息送入計算機(jī)中進(jìn)行處理，在計算機(jī)屏幕上同時以數(shù)據(jù)和圖形的形式顯示參數(shù)調(diào)整后的實 驗值及輸入的參數(shù)值；重復(fù)第三、第四步直至實驗結(jié)束。
3. —種全數(shù)字伺服實驗裝置，包括伺服實驗板(1)和伺服電機(jī)(2)，其特征是它還包括 計算機(jī)(3)、數(shù)據(jù)采集卡(4)和串行接口電路或以太網(wǎng)(5)，數(shù)據(jù)采集卡(4)安裝在計算機(jī) (3)的I/0插槽中(4)通過串行接口電路或以太網(wǎng)(5)與伺服實驗板(1)的輸入端相連，伺 服實驗板(1)的輸出與伺服電機(jī)(2)的輸入端相連，伺服電機(jī)(2)連接有編碼器(6)，編碼 器(6)的輸出端分別與伺服實驗板(1)上的速度比較環(huán)及位置比較環(huán)的輸入端相連。
全文摘要
一種全數(shù)字伺服調(diào)整與狀態(tài)顯示方法及實驗裝置，其特征是采用測量技術(shù)與電腦技術(shù)相結(jié)合，通過數(shù)據(jù)串行接口電路(或以太網(wǎng))和數(shù)據(jù)采集卡來完成數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)顯示，以代替原來的示波器，以電腦顯示屏上對話框的形式直接進(jìn)行數(shù)據(jù)的修改，并通過RS232口(或以太網(wǎng))傳至伺服單元的相關(guān)調(diào)節(jié)單元，進(jìn)行實時運(yùn)算，代替原來電位器調(diào)節(jié)動態(tài)數(shù)據(jù)，并對修改數(shù)據(jù)后產(chǎn)生的效果以直觀的圖形在電腦顯示屏上加以顯示。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡單，顯示和調(diào)整直觀方便的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號G09B19/00GK101699537SQ200910233838
公開日2010年4月28日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月22日
發(fā)明者張存亮, 楊建平 申請人:南京日上自動化設(shè)備有限責(zé)任公司