CN102176174B - 一种电位器调速***及其控制方法 - Google Patents

一种电位器调速***及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种电位器调速***及其控制方法，所述***包括信号控制模块，其包括：信号读取模块、计算与比较模块、信号调节模块和执行模块；该信号控制模块根据电位器的电压采样值的变化对输出至伺服电机***的控制信号进行调节，采用PI算法进行信号控制。本发明的方法为前述***的控制方法。本发明与现有技术相比的有益效果在于：能够有效地抑制信号纹波，从而防止被控电机的转速不稳定波动，损坏电机。

Description

一种电位器调速***及其控制方法
技术领域
本发明涉及机电控制领域，特别是涉及一种电位器调速***及其控制方法。
背景技术
目前，机械设备上的调速方式主要包括两种：大部分设备是通过在触摸屏上设置转速，这种调速方式不利于实现无级调速，而且操作人员操作也极其不方便，例如：若每次提速量为10转/分钟，则将速度从0提到100转/分钟，需要进行10次操作；少部分设备则采用电位器调速，机械设备的伺服电机***接收电位器的控制信号并根据该控制信号进行调速，但现有技术均未对电位器输出的控制信号进行处理，由于受电位器的精度以及信号传输过程中信号干扰的影响，电位器输出的控制信号有较大的纹波，从而导致电机速度出现不确定的波动，加速电机的使用损耗，降低了电机的使用寿命。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种电位器调速的控制方法及实现该方法的电位器调速***，消除电位器调速过程中的信号纹波。
本发明的技术问题通过以下技术方案予以解决：
一种电位器调速***，包括信号控制模块，该信号控制模块的输入端与电位器的输出端连接，信号控制模块的输出端与私服电机***的控制信号输入端连接；
所述信号控制模块包括：
信号读取模块，用于读取电位器当前的采样电压值Vn和前一次采样的采样电压值Vn-1；
计算与比较模块，用于计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1，并比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小；
信号调节模块，用于根据所述计算与比较模块的比较结果进行信号调节，当-ΔV<ΔVn<ΔV时，保持Vn值不变；当ΔVn<-ΔV时，更新Vn= Vn-1-Vm；当ΔVn>ΔV时，更新Vn= Vn-1+Vm；所述Vm为预设的电位器调节值；
执行模块，用于根据信号调节模块的信号调节结果，控制信号控制模块的输出信号VOUT=Vn；并更新所述Vn-1=Vn。
一种电位器调速的控制方法，包括以下步骤：
1)        读取电位器当前的采样电压值Vn和前一次采样的采样电压值Vn-1；
2)        计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1；
3)        比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小，当-ΔV<ΔVn<ΔV时，保持Vn值不变；当ΔVn<-ΔV时，更新Vn= Vn-1-Vm；当ΔVn>ΔV时，更新Vn= Vn-1+Vm；所述Vm为预设的电位器调节值；
4）控制信号控制模块的输出信号VOUT=Vn；更新所述Vn-1=Vn。
本发明与现有技术对比的有益效果在于：本发明的控制***及控制方法通过对电位器输出至伺服电机***的控制信号的调整，能够有效地抑制信号纹波，从而防止被控电机的转速不稳定波动，损坏电机，并在需要控制电机加速或减速时，通过PI控制算法，控制电机逐步加速或减速，从而避免了电机转速突变损坏电机。
附图说明
图1是本发明具体实施方式的电位器调速***与电位器及伺服电机***连接关系示意图；
图2是图1电位器与PLC的连接关系示意图；
图3是本发明具体实施方式的电位器调速***的控制流程图。
具体实施方式
下面对照附图并结合优选具体实施方式对本发明进行详细的阐述。
如图1所示，本具体实施方式的电位器调速***包括一个信号控制模块；该信号控制模块设在现有电位器调速装置的电位器和伺服电机***之间，用于调节由电位器输出至伺服电机***的控制信号。
所述信号控制模块包括：
信号读取模块，用于读取电位器的采样电压值；
计算与比较模块，用于计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1，并比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小；
信号调节模块，用于根据所述计算与比较模块的比较结果进行信号调节；
执行模块，用于根据信号调节模块的信号调节结果，控制信号控制模块的输出信号VOUT=Vn；并更新所述Vn-1=Vn。
本实施方式的信号控制模块采用三菱公司型号为Q64AD的可编程逻辑控制器（PLC），如图2所示，所述PLC的电压模拟量输入端与电位器连接，即，电位器的滑动端接所述PLC的V+端子，电位器的R端接所述PLC的V﹣端子；PLC的SLD端子接屏蔽线；PLC的输出端与伺服电机***控制信号输入端连接。
下面对照附图3对本实施例的信号控制模块的调节流程及工作原理进行详细描述：
所述电位器调速装置运行时，电位器以一定的时间为间隔对将采样点的电压输入给所述PLC，该电压的大小与电机的转速成正比，该PLC中存储有预设的阈值ΔV和电位器调节值Vm，所述阈值ΔV在工程中又被称为死区，ΔV的大小需根据两个因素来确定：其一是因电位器的精度及其信号在传送过程中受到的干扰所产生的总的信号波动范围值，其二是该信号的波动规律，一般来说ΔV的大小宜设定为波动范围值的2~3倍之间；电位器调节值Vm用于控制PLC输出的控制信号每次增加或减小的量，并最终控制被控电机每次调速的速度调节值；运行过程中PLC依次执行以下步骤：
1)        信号读取模块读取电位器当前的采样电压值Vn和前一次采样的采样电压值Vn-1；由于本实施例的PLC包含了模数转换模块，采样电压值Vn和Vn-1均是指经模数转换后的数字信号的大小，但实践中，电位器模拟信号转换成数字信号也可以由独立的模数转换模块来完成，信号读取模块直接读取该模数转换模块输出的数字值；
2)        计算与比较模块计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1并比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小，；
3)        信号调节模块根据计算与比较模块的比较结果进行信号调节：当-ΔV<ΔVn<ΔV时，保持Vn值不变；当ΔVn<-ΔV时，更新Vn= Vn-1-Vm；当ΔVn>ΔV时，更新Vn= Vn-1+Vm；所述Vm为预设的电位器调节值；
4）执行模块控制信号控制模块的输出信号VOUT=Vn；更新所述Vn-1=Vn。
上述控制方法的原理如下：
与现有电位器调速装置一样，电位器的采样电压值大小所反映的是被控制电机的转速，其与被控制电机的转速成正比，因此，ΔVn反映的是将要产生的被控制电机的转速变化值的大小，当-ΔV<ΔVn<ΔV时，表示该变化值处于死区ΔV范围内，该变化值是由电位器精度和信号传输干扰所产生的，此时则输出信号VOUT=Vn，控制被控电机转速不变，从而消除电机转速的不稳定波动；当ΔVn<-ΔV时，此时的变化值超出了死区范围，且为负值，则表示该变化值是由前级控制的减速信号所产生的，需要控制被控电机减速，则采用PI算法，调整所述电位器输出至所述伺服电机***的控制信号VOUT= Vn-1-Vm，即以Vm为单位逐步降低控制信号，从而控制被控电机转速逐步减低，从而保证被控电机转速不突变；同理，当ΔVn>ΔV时，则表示该变化值是由前级控制的加速信号所产生的，需要控制被控电机加速，则采用PI算法，调整所述电位器输出至所述伺服电机***的控制信号VOUT= Vn-1+Vm，以Vm为单位逐步增强控制信号，从而控制被控电机转速逐步加速，从而保证被控电机转速不突变。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种电位器调速***，其特征在于：包括信号控制模块，该信号控制模块的输入端与电位器的输出端连接，信号控制模块的输出端与伺服电机***的控制信号输入端连接；
所述信号控制模块包括：
信号读取模块，用于读取电位器当前的采样电压值Vn和前一次采样的采样电压值Vn-1；
计算与比较模块，用于计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1，并比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小；
信号调节模块，用于根据所述计算与比较模块的比较结果进行信号调节，当-ΔV<ΔVn<ΔV时，保持Vn值不变；当ΔVn<-ΔV时，更新Vn= Vn-1-Vm；当ΔVn>ΔV时，更新Vn= Vn-1+Vm；所述Vm为预设的电位器调节值；
执行模块，用于根据信号调节模块的信号调节结果，控制信号控制模块输出的控制信号VOUT=Vn；并更新所述Vn-1=Vn。
2.一种如权利要求1所述电位器调速***的控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
读取电位器当前的采样电压值Vn和前一次采样的采样电压值Vn-1；
计算所述Vn和 Vn-1的差ΔVn=Vn-Vn-1；
比较所述ΔVn与预设的阈值ΔV的大小，当-ΔV<ΔVn<ΔV时，保持Vn值不变；当ΔVn<-ΔV时，更新Vn= Vn-1-Vm；当ΔVn>ΔV时，更新Vn= Vn-1+Vm；所述Vm为预设的电位器调节值；
控制信号控制模块输出的控制信号VOUT=Vn；并更新所述Vn-1=Vn。
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