????????數控系統是數控機床工作的大腦。交流伺服驅動器作為驅動部件，交流伺服電機作為執行機構，伺服電機帶有位置檢測的光電脈沖編碼器．將位置檢測的光電編碼器的脈沖數直接反饋給數控系統。由于目前國內大多數位置全閉環數控系統輸出的速度指令。是以模擬量形式輸出給伺服驅動器；而模擬量速度指令由于受環境、溫度、濕度、電磁場空間等多因素影響，其零點位置會發生偏移，對整個位置數控系統的控制精度造成較大影響。

????????本文介紹一種簡便、實用、高可靠性的模擬量速度指令自動調零方法．以提高整個位置數控系統的控制精度．適應位置全閉環數控系統對模擬量速度指令零點位置偏移的快速、準確、自動校正的要求。在目前國內大多數的位置全閉環數控系統中．位置環是建立在數控系統上。而速度環是建立在伺服驅動系統上的：即由數控系統根據系統位置偏差進行位置比例調節。輸出模擬量速度指令給伺服驅動器，再由伺服驅動器控制伺服電機按照指定的速度指令運行。其系統控制框圖如圖1所示。

????????一般數控系統輸出的模擬量速度指令的輸出范圍在-10-+IOV之間，即-10V對應系統的最小速度指令。+10v對應系統的最大速度指令，0V對應模擬量速度指令的零點位置。由于每一個位置全閉環數控系統的最大和最小速度指令是不一樣的．這就需要在數控系統和伺服驅動器中都有一個速度指令增益參數來設置每一伏模擬量電壓對應多少速度指令。例如：在一個±2000 r/min的位置全閉環數控系統中，速度指令增益參數=2000/10=200。而模擬量速度指令由于受到環境、溫度、濕度、電磁場空間等多種因素的影響。使其零點位置會發生偏移。這樣就對整個位置數控系統的控制精度造成較大的影響。因此需要對模擬量速度指令進行零點位置偏移的校正．模擬量速度指令零點位置偏移校正原理是：

????????零點速度指令=模擬量零點電壓指令值一模擬量零點電壓校正值=0????

????????在原先的位置全閉環數控系統中．模擬量速度指令零點位置偏移校正是由數控系統檢測加人工--T-動調整來實現的，其調整步驟如下：

????????1)數控系統輸出0V模擬量電壓指令給伺服驅動器；2)數控系統對位置傳感器反饋的位置信息進行微分計算，求出系統運行速度值；3)將系統運行速度值顯示在數控系統的顯示屏上．告知模擬量速度指令零點位置偏移校正人員；4)由校正人員根據系統運行速度值設置模擬量零點電壓校正參數。

????????上述調整方法由于需要人工參與調整．而人員的目視校正本身就存在較大的測量誤差．使系統零點偏移校正的精度也就隨之降低；而模擬量零點電壓的干擾是隨機的。人工調整明顯不利于模擬量速度指令的實時調整，使系統的調零誤差會大大增加；同時人工調整的效率也是比較低的。使整個系統的工作效率也會大大下降。

????????2 模擬量速度指令自動調零方法的介紹

????????模擬量速度指令自動調零方法是在伺服驅動器內部控制軟件的基礎上．利用伺服驅動器原有的AD(模數)高速采樣轉換模塊，添加模擬量速度指令零點位置偏移自動校正的軟件算法．來實現位置全閉環數控系統模擬量速度指令自動調零的方法。

????????整個模擬量速度指令自動調零的方法是在伺服驅動器的輸入接口中增加一個自動調零的啟動信號。當數控系統輸出0V模擬量電壓指令給伺服驅動器后，再將自動調零的啟動信號開啟，輸出給伺服驅動器。此時伺服驅動器就應用內部集成的模擬量速度指令零點位置偏移自動校正的軟件算法和相應的內部集成硬件設備相配合，來實現模擬量速度指令自動調零。

????????整個模擬量速度指令自動調零的方法利用了伺服驅動器內部的主要控制器件數字信號處理器(DSP)芯片、AD(模數)高速采樣轉換模塊、I/O接口模塊作為方法實施的硬件基礎。在數字信號處理器(DSP)芯片內部添加模擬量速度指令零點位置偏移自動校正的軟件算法來實現位置全閉環數控系統模擬量速度指令自動調零的方法。

????????在伺服驅動器的I/O接口模塊收到數控系統發出自動調零的啟動信號后．伺服驅動器就利用內部集成的多通道AD(模數)高速采樣轉換模塊對模擬量速度指令進行高速的模擬量到數字量的轉換。由于多通道AD(模數)高速采樣轉換模塊具有16個16位模數轉換通道，同時模數轉換率可以達到2MHz，模數轉換的誤差僅為六萬分之一．這樣就為模擬量速度指令自動調零提供了良好的硬件基礎。數字信號處理器(DSP)芯片利用內部的軟件算法對模擬量速度指令的轉換結果進行平均算法濾波、過采樣濾波和卡爾曼算法濾波的軟件處理。將軟件處理的結果直接作為模擬量零點電壓校正值。速度指令按照下述公式在軟件中計算得到：

????????速度指令=(模擬量零點電壓指令值一模擬量零點電壓校芷值)×速度指令增益參數

? ?????2模擬量速度指令自動調零方法由于采用了上述技術方案．使之具有以下的優點和效果：

????????1)提高了系統的控制精度；2)提高了整個系統的工作效率；3)為用戶提供了方便，提高了系統可靠性。

????????3 模擬量速度指令自動調零方法的實現

????????模擬量速度指令自動調零方法的最好實現方式的步驟為：

????????1)伺服驅動器時刻檢測模擬量速度指令自動調零的啟動信號；

????????2)在伺服驅動器的I/O接口模塊收到數控系統發出自動調零的啟動信號后，伺服驅動器啟動內部的多通道AD(模數)高速采樣轉換模塊對模擬量速度零點指令進行模擬量到數字量的轉換：

????????3)將16通道的模擬量到數字量的速度指令的轉換結果進行累加操作．然后再進行取平均數的平均算法濾波，將由于物理通道連接而產生的干擾信號濾除；

????????4)將前四次的模數轉換的采樣結果進行保存，然后對任意兩次的采樣轉換結果進行微分操作．將微分操作結果超過濾波閥值的進行濾除，這樣就將模擬量速度指令所受的外部干擾信號進行了過采樣濾波操作：

????????5)將前兩步驟的濾波結果進行三階卡爾曼濾波，通過卡爾曼濾波算法得出模擬量零點電壓校正值：

????????6)在實行模擬量速度指令自動調整后，實際運行的速度指令按照下述公式在軟件中計算得到：速度指令=(模擬量零點電壓指令值一模擬量零點電壓校正值)×速度指令增益參數(3)系統軟件實現的流程框圖如圖2所示。

????????4 結束語

????????伺服驅動器模擬量速度指令自動調零方法已在驅動系統中的應用實現，實施以來效果明顯：為用戶提供了方便，提高了系統的可靠性，同時使系統的成本也明顯的下降了，具有良好的市場前景和應用價值。?