三洋驅(qū)動器在車載天線伺服系統(tǒng)中的應用

張國志，齊曉娜

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊　050081)

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三洋驅(qū)動器在車載天線伺服系統(tǒng)中的應用

張國志，齊曉娜

(中國電子科技集團公司第五十四研究所，河北 石家莊050081)

介紹了車載天線伺服的工作原理，并對三洋交流伺服進行詳細的介紹，描述了其控制方式和反饋方式。在車載天線伺服設(shè)備中對其如何應用進行了詳細描述，同時對其關(guān)鍵的參數(shù)設(shè)置進行了敘述。介紹了使用三洋交流伺服的一些注意事項和應用在車載天線伺服設(shè)備上的好處。

三洋；交流伺服；車載天線

引言

在天線伺服系統(tǒng)當中，控制對象的不同、控制精度要求不同選擇的驅(qū)動器、電機則不相同。車載天線是指安裝在汽車車頂?shù)男l(wèi)星接收天線，由于安裝空間和載重的限制，對車載天線各部件的小型化、輕量化的要求更為突出。交流伺服驅(qū)動器因其轉(zhuǎn)動慣量小，同功率下有較小的體積和重量在車載天線上應用的比較普遍[1]。目前世界比較主流的交流伺服產(chǎn)品驅(qū)動部分歐洲主要由倫茨，博世、力士樂等公司提供，日系主要由安川、松下、三菱等公司提供。通過對以上幾種產(chǎn)品的調(diào)研，選擇了一款日本三洋電機推出的交流伺服產(chǎn)品作為車載天線的主要驅(qū)動部件。

1　三洋交流伺服

1.1簡要介紹

三洋交流伺服是最早進入國內(nèi)的伺服電機系統(tǒng)之一，以其卓越的性能，高速、精確、靈活、使用壽命長、性價比高等特點聞名于世。可以實現(xiàn)不同控制方式的切換，具有輸出檢測功能、自動濾波功能、實時自整定功能，另外內(nèi)藏再生處理功能，可以和電腦進行通訊，進行伺服參數(shù)的編輯、設(shè)定和各種監(jiān)視等功能。筆者選擇了三洋R系列交流驅(qū)動器進行說明。

在車載天線伺服系統(tǒng)中，使用該驅(qū)動器的方式主要是上位機輸出相應的轉(zhuǎn)向，發(fā)出不同頻率的脈沖，驅(qū)動器依據(jù)此驅(qū)動電機轉(zhuǎn)動，同時位置編碼器返回實時位置給上位機，上位機判斷位置到位后停止驅(qū)動器轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)天線系統(tǒng)對準衛(wèi)星信號。

1.2控制及接線

三洋R系列交流驅(qū)動器[2]可以選用三種控制方式：位置、速度和轉(zhuǎn)矩控制方式。不同的控制方式的輸入也不同，在這里選擇使用位置控制方式。輸入可以選擇使用模擬輸入或者數(shù)字脈沖輸入方式，這里選擇了脈沖輸入方式。驅(qū)動器的基本接線關(guān)系如圖1所示。

圖1　驅(qū)動器的基本接線

1.3反饋方式

圖2　編碼器接線示意圖

通過相應的參數(shù)，可以設(shè)置編碼器信號的輸出形式：輸出二進制碼，輸出10進制ASCII碼或者編碼器信號直接輸出。為了便于使用，使用輸出二進制碼作為車載天線使用，二進制碼格式如圖3所示。

圖3　二進制碼格式圖

其中D0～D16為單圈的絕對值，D17～D32位轉(zhuǎn)動圈數(shù)。

2　參數(shù)設(shè)置

三洋驅(qū)動器共有13組參數(shù)可供設(shè)定，分為系統(tǒng)參數(shù)和一般參數(shù)兩種，每種參數(shù)下均有數(shù)個參數(shù)，下面將必要設(shè)置的參數(shù)進行介紹，其余參數(shù)可使用默認值或根據(jù)需要進行微調(diào)。

系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置：

1) 00項，電源輸入類別，選擇輸入電源為單項輸入還是三項輸入，在此系統(tǒng)中為單項輸入；

2) 01項，電機編碼器類型，選擇是增量編碼器還是絕對編碼器，在此選擇絕對編碼器；

(2)原因調(diào)查分析：5月2日相關(guān)技術(shù)人員共同對HXD1C-6109機車進行檢查發(fā)現(xiàn)：①查詢機車微機顯示屏內(nèi)數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在故障發(fā)生時刻多次報“主斷路器卡分”故障。②庫內(nèi)高壓試驗，機車升弓正常，閉合主斷路器2S后主斷路器斷開，與線上故障相同。③打開機車主斷路器防護面板，發(fā)現(xiàn)防護罩內(nèi)有異物，進一步確認為主斷路器輔助連鎖觸頭滾輪，檢查主斷路器輔助連鎖，發(fā)現(xiàn)左側(cè)第4個輔助連鎖無觸頭滾輪，對應線號“M122”(如圖2所示)。④根據(jù)現(xiàn)場檢查情況來判斷，機車主斷路器輔助連鎖第4個觸頭滾輪斷裂掉落是造成此次機車故障救援的根本原因。

3) 08項，控制方式選擇，選擇位置控制方式。

一般參數(shù)設(shè)置：

1)Group1中02項，位置環(huán)比例增益。需要依據(jù)實際天線伺服類型進行調(diào)節(jié)，也可由驅(qū)動器總動調(diào)節(jié)；

2)Group1中13項，速度環(huán)比例增益。需要依據(jù)實際天線伺服類型進行調(diào)節(jié)，也可由驅(qū)動器總動調(diào)節(jié)；

3)Group1中14項，速度環(huán)積分時定數(shù)。需要依據(jù)實際天線伺服類型進行調(diào)節(jié)，也可由驅(qū)動器總動調(diào)節(jié)；

4)Group1中15項，負荷慣性能量比。設(shè)置值=負荷慣量/電機慣量*100%；

5)Group8中00項，設(shè)置輸入指令的極性，一般設(shè)置為速度指令為正，電機正向旋轉(zhuǎn)；

6)Group8中15項，設(shè)置電子齒輪比，可以任意地設(shè)置每單位指令脈沖對應的電機的速度和位移量；

7)GroupC中00項，選擇編碼器類型，0為絕對編碼器，1為增量編碼器，在此系統(tǒng)中為絕對編碼器；

8)GroupC中07項，編碼器信號輸出形式，在此選擇二進制碼輸出。

3　使用注意事項

3.1電纜長度

由于驅(qū)動器使用的是低電壓脈沖信號進行控制，所以在驅(qū)動器與電機之間的安裝距離不宜過長，以不超過30m為宜，太長的電纜將有可能影響到脈沖輸出和編碼器信號輸入，同時電纜宜選擇雙絞屏蔽型號，兩端可靠接地，同時信號電纜和電機電纜要盡量分開走線，防止串入干擾。

3.2編碼器清零

三洋驅(qū)動器的絕對式編碼器采用鋰電池供電的方式，當電池失效后更換電池需要將編碼器清零，否則驅(qū)動器將不能工作，清零方法如下：

1) 驅(qū)動器上電后將一般參數(shù)Group9中03項修改為1，設(shè)入驅(qū)動器；

2) 將Group9中03項繼續(xù)修改為6，設(shè)入驅(qū)動器；

3) 驅(qū)動器重新上電，清零完畢。

4　結(jié)語

三洋交流伺服驅(qū)動器直接對電機編碼器反饋信號進行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，應用在車載天線伺服系統(tǒng)中可大大提高系統(tǒng)的相應速度和控制精度，提高天線的指向精度。三洋驅(qū)動器接線簡單，控制邏輯清晰，可以省略許多額外的電路，獲得滿意的控制效果。車載天線一般布線距離不會很長，因此上文提到的電纜長度問題將不會出現(xiàn)，故而將三洋驅(qū)動器應用的車載天線系統(tǒng)中將有得天獨厚的優(yōu)勢。

[1]寇寶泉,程樹康.交流伺服電機及其控制[M].機械工業(yè)出版社,2008.

ApplicationofSANYOdriverinvehicleantennaservosystem

ZHANGGuo-zhi，QIXiao-na

(The 54th Research Institute of CETC,Shijiazhuang Hebei 050081,China)

Thispaperintroducestheworkingprincipleofthevehicleantennaservosystem,andintroducestheACservosystemofSANYOindetail,anddescribesitscontrolmodeandfeedbackmode.Inthevehicleantennaservodevice,theapplicationofthesystemisdescribedindetail.Atthesametime,thekeyparametersofthesystemaredescribed.SomenotesontheuseoftheSANYOACservoandthebenefitsoftheapplicationintheon-boardantennaservosystemareintroduced.

SANYO；ACservo;Vehicleantenna

2016-04-10

張國志(1983- )，男，河北省石家莊人，工程師，研究方向：天線伺服.

1001-9383(2016)02-0076-04

TN820

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