| 主权项 |
一种多轴同步运行控制系统，其外围设备即控制对象为多轴支撑的一维变姿态精密运动平台，多轴支撑的一维变姿态精密运动平台为圆形结构，由支撑框、运动台和多个旋转轴组成，支撑框用于支撑整个运动平台，为圆形，多个旋转轴均匀分布于支撑框圆周上，旋转轴相互配合，共同推动运动台做上下平动或空间转动；每个旋转轴均为丝杠结构，带有电机、螺母、光电角度编码器、零位信号传感器和限位信号传感器。由电机带动旋转轴旋转，从而推动旋转轴上的螺母上下运动；光电角度编码器用于检测旋转轴的运动情况，其输出信号为正交正弦信号，可以解调出角度信息，并有零位脉冲作为旋转轴旋转方向的零位；旋转轴下端的零位信号传感器和上端限位信号传感器位于对应旋转轴的两端，分别对应该旋转轴的零位和最大行程的位置，用于保护整个运动平台；一种多轴同步运行控制系统，其特征在于：包括光电角度编码器信号处理电路、限位零位信号接收电路、数字信号处理器、USB通信接口电路和控制输出电路；光电角度编码器信号处理电路由信号放大电路、正交信号细分电路和计数逻辑电路组成，光电角度编码器信号处理电路接收运动平台每个旋转轴所带的光电角度编码器输出的正交正弦信号，由信号放大电路进行放大，并经正交信号细分电路进行解调后，由计数逻辑电路得出其中的角度信息，并将角度信息转换为数字信号送入数字信号处理器；限位零位信号接收电路采集运动平台上每个旋转轴两端的限位信号传感器信号、零位信号传感器信号和光电角度编码器输出的零位信号，并将得到的信号发送到数字信号处理器；数字信号处理器通过USB通信接口电路和USB通信电缆与上位机进行通信，接收上位机的控制指令，并将当前全部运行信息反馈给上位机；数字信号处理器利用得到的角度信息和位置信息，根据从上位机接收到的控制指令计算出当前控制量，并将该控制量转换为模拟控制量，将模拟控制量经控制输出电路驱动运动平台每个旋转轴的电机进行转动，带动对应旋转轴旋转，从而通过对应螺母的升降运动来控制运动平台上运动台的姿态；运动平台上每个旋转轴的旋转又会对应旋转轴上的光电角度编码器的信号变化，构成一个闭环运动控制系统；上述输出控制电路的核心部件为输出控制继电器，其中控制输出继电器控制端由数字信号处理器控制，公共输出端与电机驱动器的控制输入端相连，常开触点连接模拟控制信号输出端，常闭触点被一个电阻拉成零电平；系统上电过程中，数字信号处理器控制继电器的控制端无效，继电器不动作，电机驱动器的控制端为零，电机也不会动作；上电过程完成后，由数字信号处理器控制继电器的常开触点闭合，电机运动受数字信号处理器控制，进入工作状态；上述数字信号处理器的工作流程为：1)数字信号处理器接收到上位机的运动控制指令后，首先根据控制指令计算得出运动平台上每个旋转轴应实现的理想运动过程，也即对应每个控制周期内旋转轴的光电角度编码器应输出一个理想角度值；2)数字信号处理器通过光电角度编码器信号处理电路接收运动平台每个旋转轴上光电角度编码器输出的正弦角度信号，解调出其中的角度信息，该角度信息与步骤1)中当前控制周期的每个旋转轴的理想角度值相比较，得到当前轴位置与理想位置的偏差，利用PID调节算法，得到当前控制周期内对每个旋转轴的控制量，并根据该控制量来控制对应电机进行相应的运动；3)重复步骤2)，直到运动台按照控制指令完成相应的运动动作，到达上位机的控制指令所要求的理想位置；4)数字信号处理器控制电机实现自锁，也即禁止电机运动，将运动台锁定在指定位置。 |
