一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)及其消隙控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動(dòng)鏈以及第二機(jī)械傳動(dòng)鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動(dòng)鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載。本發(fā)明還公開了一種基于所述雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)的消隙方法。本發(fā)明在數(shù)字化控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中二次編程，增加消隙控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制，可根據(jù)需要方便設(shè)定消隙力矩的大小，將雙電機(jī)的速度反饋信號(hào)接入控制回路中，避免差速震蕩問題。
【專利說明】一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)及其消隙控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明公開了一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)及其所對(duì)應(yīng)的消隙控制方法，涉及雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]在基于機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳動(dòng)鏈非線性齒隙的存在不僅影響控制系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能也同時(shí)影響系統(tǒng)的定位精度。因此，在高精度定位精度控制領(lǐng)域，為提高控制精度需要消除傳動(dòng)鏈齒隙?，F(xiàn)有技術(shù)主要采用兩種方法:機(jī)械消隙和雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)進(jìn)行消隙。
[0003]中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN201210022983.X,申請(qǐng)日:2012年I月11日，專利名稱為:消隙齒輪，該發(fā)明涉及一種消隙齒輪，由縱分的齒輪片和消隙機(jī)構(gòu)組成。在齒輪嚙合時(shí)，利用消隙機(jī)構(gòu)對(duì)外側(cè)齒輪片產(chǎn)生周向推力，使中間齒輪片與外側(cè)齒輪片發(fā)生錯(cuò)齒，在傳動(dòng)中消除了傳動(dòng)間隙。機(jī)械消隙方法的不足之處在于，該方法是在傳動(dòng)鏈中增加機(jī)械消隙機(jī)構(gòu)，使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)復(fù)雜，調(diào)試難度增加。隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)械消隙的方法越來越少。
[0004]雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制基本原理是基于力矩補(bǔ)償?shù)脑硗瓿?，控制電機(jī)消隙方法之一如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN201010185282.9，申請(qǐng)日:2010年5月28日，專利名稱為:一種雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)消隙裝置及消隙方法，該專利消隙方法其特別之處在于:通過電機(jī)控制系統(tǒng)的控制作用，在第一電機(jī)和第二電機(jī)運(yùn)行的過程中，始終保持第一電機(jī)的輸出力矩與第二電機(jī)的輸出力矩之差為一恒定值。這種消隙方法的特點(diǎn)回避了兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)交換，使用簡(jiǎn)單，無需增加任何硬件。此方法的不足之處在于，該方法是在兩電機(jī)設(shè)置固定消隙力矩，不僅損失電機(jī)驅(qū)動(dòng)功率，同時(shí)由于固定消隙力矩大小相等、方向相反，因此影響雙電機(jī)的同步性能。
[0005]控制電機(jī)消隙方法二如中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)?CN200920232354.3，申請(qǐng)日:2009年9月29日，專利名稱為:交流伺服系統(tǒng)雙機(jī)電消隙控制裝置，該專利消隙方法其特別之處在于:在兩組交流驅(qū)動(dòng)器之間連接一消隙控制電路；消隙控制電路包括一個(gè)電流求和裝置、一個(gè)能將電流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)按力矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器，依據(jù)力矩曲線關(guān)系調(diào)整消隙力矩。這種消隙方法沒有上述控制電機(jī)消隙方法之一的缺點(diǎn)，采用模擬消隙電路完成消隙控制，不足之處在于，該方法是在兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間專門設(shè)計(jì)一消隙電路，增加硬件成本和安裝空間，同時(shí)這種方法實(shí)際調(diào)試較為復(fù)雜。
[0006]目前隨著控制技術(shù)的不斷發(fā)展，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器智能化、數(shù)字化程度越來越高，可根據(jù)應(yīng)用需求在通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器提供基本功能基礎(chǔ)上進(jìn)行適當(dāng)連接和二次編程，完成不同的應(yīng)用需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)及其所對(duì)應(yīng)的消隙控制方法，無需額外增加硬件，通過在數(shù)字化控制的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中二次編程，增加消隙控制環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制，并可根據(jù)需要方便設(shè)定消隙力矩的大小，且將雙電機(jī)的速度反饋信號(hào)同時(shí)接入的控制回路中，避免雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)常見的差速震蕩問題。
[0008]本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動(dòng)鏈以及第二機(jī)械傳動(dòng)鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動(dòng)鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載；上位機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)控制的軌跡，通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制，同時(shí)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器向上位機(jī)傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的速度回路控制功能，同時(shí)完成消隙控制；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配合主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)消隙控制。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述上位機(jī)包括第一現(xiàn)場(chǎng)接口 ；所述主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括第二現(xiàn)場(chǎng)接口、第一高速輸出通信口、第一高速輸入通信口、信號(hào)調(diào)理模塊、速度回路、第一消隙控制模塊、第一速度反饋模塊、第一力矩回路和第一附加力矩模塊；所述從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括第三現(xiàn)場(chǎng)接口、第二高速輸入通信口、第二高速輸出通信口、第二速度反饋模塊、第二消隙控制模塊、第二附加力矩模塊和第二力矩回路；上位機(jī)的第一現(xiàn)場(chǎng)接口經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線分別與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第二現(xiàn)場(chǎng)接口和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第三現(xiàn)場(chǎng)接口相連，此鏈路用于傳輸上位機(jī)中的速度命令信息；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第一高速輸出通信口與從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二高速輸入通信口相連接，用于傳輸速度回路的輸出；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第二高速輸出通信口與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一高速輸入通信口相連接，此鏈路用于傳輸從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際轉(zhuǎn)速；第一電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過第一速度反饋模塊發(fā)送至信號(hào)調(diào)理模塊，第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)也發(fā)送至信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊上述兩個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)求和后除以2，發(fā)送至速度回路的輸入端，速度回路的輸出端分別與第一消隙控制模塊和第一力矩回路的第一輸入端相連接，第一消隙控制模塊的輸出端經(jīng)過第一附加力矩模塊和第一力矩回路的第二輸入端相連接，第一力矩回路的輸出端與第一電機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一電機(jī)的控制；速度回路的輸出端還依次經(jīng)過主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一高速輸出通信口、第二高速輸入通信口后分別與第二力矩回路的第一輸入端和第二消隙控制模塊的輸入端相連接，第二消隙控制模塊的輸出端經(jīng)過第二附加力矩模塊與第二力矩回路的第二輸入端相連接，第二力矩回路的輸出端和第二電機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電機(jī)的控制。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述上位機(jī)為PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或DSP控制器中的一種。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要具備下述功能:
[0013](I)具備速度控制模式或力矩控制模式；
[0014](2)具備可編程運(yùn)算的二次開發(fā)功能；
[0015](3)具備用于主從同步控制的高速通訊口。
[0016]本發(fā)明還公開了一種基于所述雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)的消隙方法，消隙控制環(huán)節(jié)包括三種類型:
[0017]一、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)只需要輸出力矩不需要消隙力矩的狀態(tài)為狀態(tài)A ；[0018]二、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)既需要輸出力矩又需要消隙力矩消除機(jī)械傳動(dòng)齒隙時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)B，狀態(tài)B的情況下消隙力矩為設(shè)置的最大消隙值；
[0019]三、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)所需要輸出力矩介于上述狀態(tài)A和狀態(tài)B之間時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)C，狀態(tài)C為產(chǎn)生消隙的過渡階段，狀態(tài)C將產(chǎn)生與需要輸出力矩相關(guān)聯(lián)的偏置輸出值。
[0020]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述消隙控制環(huán)節(jié)的具體計(jì)算方式為:
[0021]設(shè)定k為預(yù)先設(shè)置的單邊最大偏置力矩值，X為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中速度回路的輸出值，y GO為第一消隙控制模塊參數(shù)設(shè)定值，將X取絕對(duì)值，
[0022]當(dāng)|x|≥k時(shí),采用狀態(tài)A計(jì)算偏置力矩:y (X) = O ；
[0023]當(dāng)|x|≤k/2時(shí),采用狀態(tài)B計(jì)算偏置力矩:y (X) = k/2 ；
[0024]當(dāng)k/2< X≤k時(shí),采用狀態(tài)C計(jì)算偏置力矩:y (X) = k_x/2 ;
[0025]將偏置力矩的計(jì)算值傳輸給偏置輸出。
[0026]作為本發(fā)明的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述單邊最大偏置力矩值設(shè)定為單臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)額定力矩的20%。
[0027]本發(fā)明采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0028](I)本發(fā)明的系統(tǒng)通過在主從驅(qū)動(dòng)器中增加消隙控制環(huán)節(jié)，從而減少了兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間的數(shù)據(jù)交換數(shù)量，利用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)的現(xiàn)有硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制。
[0029](2)本發(fā)明的系統(tǒng)在消隙控制環(huán)節(jié)采用雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)時(shí)利用狀態(tài)法產(chǎn)生需要的消隙力矩大小，容易在現(xiàn)有的數(shù)字化電機(jī)驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)。
[0030](3)本發(fā)明的系統(tǒng)在雙電機(jī)同軸控制系統(tǒng)設(shè)置了雙電機(jī)和速反饋，可有效防止雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)差速震蕩。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0031]圖1為本發(fā)明的雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)組成示意圖；
[0032]圖2為本發(fā)明的控制系統(tǒng)上位機(jī)及電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間信息通信連接示意圖；
[0033]圖3為本發(fā)明的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部控制流程示意圖；
[0034]圖4為本發(fā)明的從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部控制流程示意圖；
[0035]圖5為本發(fā)明的消隙控制計(jì)算過程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0037]附圖1是一種雙電機(jī)同同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)組成示意圖，它包括上位機(jī)，所述上位機(jī)可選用如PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或DSP等控制器均可以實(shí)現(xiàn)，本實(shí)例選用PLC作為上位機(jī)；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，所選擇的主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，可以選擇通用的電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，但是必須具備如下三種功能:1.可設(shè)置速度控制模式或力矩控制模式，2具備可編程運(yùn)算的二次開發(fā)能力，3.具備用于主從同步控制的高速通訊口，本發(fā)明以文獻(xiàn)“9300標(biāo)準(zhǔn)型伺服控制器在針梳機(jī)上的應(yīng)用”(文獻(xiàn)紡織機(jī)械，2007年5月)介紹的通用電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為例說明實(shí)現(xiàn)方法)；第一電機(jī)；第二電機(jī)；第一機(jī)械傳動(dòng)鏈；第二機(jī)械傳動(dòng)鏈。
[0038]上位機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)控制的軌跡，通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制，同時(shí)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過現(xiàn)場(chǎng)總線向上位機(jī)傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中完成雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)速度回路控制功能，同時(shí)完成消隙控制功能；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器僅完成消隙控制功能；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與第一電機(jī)及從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器與第二電機(jī)是常規(guī)連接，在此不再贅述；第一電機(jī)通過第一機(jī)械傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)負(fù)載，第二電機(jī)通過第二機(jī)械傳動(dòng)鏈驅(qū)動(dòng)負(fù)載，實(shí)現(xiàn)第一電機(jī)和第二電機(jī)共同同軸驅(qū)動(dòng)負(fù)載。
[0039]附圖2為兩臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器及上位機(jī)信息通信連接關(guān)系示意圖，上位機(jī)中的第一現(xiàn)場(chǎng)總線與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第二現(xiàn)場(chǎng)總線及從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第三現(xiàn)場(chǎng)總線相連，用于傳輸上位機(jī)中速度命令信息，同時(shí)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第二現(xiàn)場(chǎng)總線以及從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過現(xiàn)場(chǎng)總線向上位機(jī)發(fā)送狀態(tài)信息，這是多電機(jī)控制中的常規(guī)應(yīng)用。主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過高速通訊輸出口與從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高速通訊輸入口連接，用于傳輸速度回路的輸出；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過高速通訊輸入口與從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高速通訊輸出口連接，用于傳輸從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際轉(zhuǎn)速。
[0040]附圖3為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部控制信號(hào)流程圖，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第二現(xiàn)場(chǎng)總線接收上位機(jī)傳輸?shù)乃俣戎噶?，信?hào)調(diào)理模塊通過高速通訊輸入口接收從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器高速通訊輸出口傳輸?shù)膹碾姍C(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)，同時(shí)接收第一速度反饋，信號(hào)調(diào)理模塊將這兩個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)求和后除以2，作為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度回路的輸入。速度回路輸出送給主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一力矩回路，同時(shí)送給第一消隙控制，第一消隙控制的輸出通過第一附加力矩傳輸給第一力矩回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一電機(jī)的控制；速度回路輸出通過主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的高速通訊輸出口輸出。
[0041]附圖4為從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部控制信號(hào)流程圖，第二力矩回路通過高速通訊輸入口接收主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器傳輸來速度回路的輸出信號(hào)，第二消隙控制也接收主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器傳輸來速度回路的輸出信號(hào)，消隙控制模塊輸出信號(hào)通過第二附加力矩傳輸給第二力矩回路，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電機(jī)的控制。
[0042]附圖5為消隙控制環(huán)節(jié)計(jì)算示意圖，第一消隙控制中通過狀態(tài)判斷對(duì)雙電機(jī)消隙控制狀態(tài)進(jìn)行判斷，共分為三種狀態(tài)，即狀態(tài)A為雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)需要較大輸出力矩，第一電機(jī)和第二電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)負(fù)載，此時(shí)無需消隙力矩；狀態(tài)B為雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)需要較小的力矩，第一電機(jī)和第二電機(jī)需要較大消隙力矩消除機(jī)械傳動(dòng)齒隙，此時(shí)的消隙力矩為設(shè)置的最大消隙值；狀態(tài)C為雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)需要輸出力矩介于狀態(tài)A和狀態(tài)B，為產(chǎn)生消隙的過渡階段，產(chǎn)生和需要輸出力矩相關(guān)聯(lián)的偏置輸出。
[0043]消隙控制環(huán)節(jié)計(jì)算具體計(jì)算實(shí)現(xiàn)如下:
[0044]設(shè)k為預(yù)先設(shè)置的單邊最大偏置力矩值，一般設(shè)為單臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)額定力矩的20%，可根據(jù)實(shí)際調(diào)試情況進(jìn)行上下調(diào)整，X為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器速度回路的輸出值，設(shè)y (x)第一消隙控制，則:
[0045]首先將X取絕對(duì)值(X值存在正負(fù))，當(dāng)X取絕對(duì)值大于等于k時(shí),則采用狀態(tài)A計(jì)算偏置力矩；當(dāng)X取絕對(duì)值小于k/2時(shí)，則采用狀態(tài)B計(jì)算偏置力矩；當(dāng)X取絕對(duì)值大于等于k/2同時(shí)小于k時(shí)，則采用狀態(tài)C計(jì)算偏置力矩。
[0046]狀態(tài)A的計(jì)算方法是:y (X) =0,此時(shí)|x≥k;
[0047]狀態(tài)B的計(jì)算方法是:y (x) = k/2,此時(shí)|x|≤k/2 ；
[0048]狀態(tài)C的計(jì)算方法是:y (x) = k-x/2,此時(shí)k/2 < x≤k ;[0049]顯然狀態(tài)A、狀態(tài)B8、狀態(tài)C中只有一種狀態(tài)出現(xiàn)，將這種狀態(tài)計(jì)算后的計(jì)算值傳
輸給偏置輸出。
[0050]第二消隙控制的計(jì)算過程與第一消隙控制計(jì)算過程相似，唯一不同在于將偏置輸出的結(jié)果取反，以此達(dá)到消隙的目的。
[0051]實(shí)現(xiàn)過程如下:
[0052]1.按附圖3進(jìn)行設(shè)置主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為速度工作模式；設(shè)置主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第一高速輸出通信口輸出量為速度回路的輸出；在主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的軟件環(huán)境中按附圖5進(jìn)行第一消隙控制編程，并將消隙力矩輸出連接到第一附加力矩；
[0053]2.設(shè)置從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器為力矩工作模式；設(shè)置從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器第二高速輸入通信口為第二力矩回路的輸入；按附圖5消隙控制環(huán)節(jié)計(jì)算示意圖在從驅(qū)動(dòng)器計(jì)算消隙力矩，并將消隙力矩輸出連接到第二附加力矩；設(shè)置從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)際轉(zhuǎn)速連接到第二高速輸出通信口 ；
[0054]3.按附圖1、附圖2連接雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，將主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為速度控制模式、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器設(shè)置為力矩控制模式，并按技術(shù)方案所述的方法對(duì)驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行配置和編程，即可完成雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制。
[0055]上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作了詳細(xì)說明，但是本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識(shí)范圍內(nèi)，還可以在不脫離本發(fā)明宗旨的前提下做出各種變化。
【權(quán)利要求】
1.一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，其特征在于:包括上位機(jī)、主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動(dòng)鏈以及第二機(jī)械傳動(dòng)鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連，主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動(dòng)鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動(dòng)鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動(dòng)的負(fù)載； 上位機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)控制的軌跡，通過現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)對(duì)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的控制，同時(shí)主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器向上位機(jī)傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)中的速度回路控制功能，同時(shí)完成消隙控制；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器配合主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)現(xiàn)消隙控制。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)包括第一現(xiàn)場(chǎng)接口 ；所述主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括第二現(xiàn)場(chǎng)接口、第一高速輸出通信口、第一高速輸入通信口、信號(hào)調(diào)理模塊、速度回路、第一消隙控制模塊、第一速度反饋模塊、第一力矩回路和第一附加力矩模塊；所述從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器包括第三現(xiàn)場(chǎng)接口、第二高速輸入通信口、第二高速輸出通信口、第二速度反饋模塊、第二消隙控制模塊、第二附加力矩模塊和第二力矩回路； 上位機(jī)的第一現(xiàn)場(chǎng)接口經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)總線分別與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第二現(xiàn)場(chǎng)接口和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中的第三現(xiàn)場(chǎng)接口相連，此鏈路用于傳輸上位機(jī)中的速度命令信息；主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第一高速輸出通信口與從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二高速輸入通信口相連接，用于傳輸速度回路的輸出；從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器通過第二高速輸出通信口與主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一高速輸入通信口相連接，此鏈路用于傳輸從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的實(shí)際轉(zhuǎn)速； 第一電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)過第一速度反饋模塊發(fā)送至信號(hào)調(diào)理模塊，第二電機(jī)的實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)也發(fā)送至信號(hào)調(diào)理模塊，信號(hào)調(diào)理模塊上述兩個(gè)實(shí)際轉(zhuǎn)速信號(hào)求和后除以2，發(fā)送至速度回路的輸入端，速度回路的輸出端分別與第一消隙控制模塊和第一力矩回路的第一輸入端相連接，第一消隙控制模塊的輸出端經(jīng)過第一附加力矩模塊和第一力矩回路的第二輸入端相連接，第一力矩回路的輸出端與第一電機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)第一電機(jī)的控制； 速度回路的輸出端還依次經(jīng)過主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一高速輸出通信口、第二高速輸入通信口后分別與第二力矩回路的第一輸入端和第二消隙控制模塊的輸入端相連接，第二消隙控制模塊的輸出端經(jīng)過第二附加力矩模塊與第二力矩回路的第二輸入端相連接，第二力矩回路的輸出端和第二電機(jī)相連接，實(shí)現(xiàn)對(duì)第二電機(jī)的控制。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)為PLC、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)或DSP控制器中的一種。
4.如權(quán)利要求1所述的一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)，其特征在于，所述主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和從電機(jī)驅(qū)動(dòng)器需要具備下述功能: (1)具備速度控制模式或力矩控制模式； (2)具備可編程運(yùn)算的二次開發(fā)功能； (3)具備用于主從同步控制的高速通訊口。
5.一種基于如權(quán)利要求1所述的雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)的消隙方法，其特征在于，消隙控制環(huán)節(jié)包括三種類型: 一、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)只需要輸出力矩不需要消隙力矩的狀態(tài)為狀態(tài)A ;二、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)既需要輸出力矩又需要消隙力矩消除機(jī)械傳動(dòng)齒隙時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)B，狀態(tài)B的情況下消隙力矩為設(shè)置的最大消隙值； 三、設(shè)定當(dāng)雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)所需要輸出力矩介于上述狀態(tài)A和狀態(tài)B之間時(shí)的狀態(tài)為狀態(tài)C，狀態(tài)C為產(chǎn)生消隙的過渡階段，狀態(tài)C將產(chǎn)生與需要輸出力矩相關(guān)聯(lián)的偏置輸出值。
6.如權(quán)利要求5所述的一種基于雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)的消隙方法，其特征在于，所述消隙控制環(huán)節(jié)的具體計(jì)算方式為: 設(shè)定k為預(yù)先設(shè)置的單邊最大偏置力矩值，X為主電機(jī)驅(qū)動(dòng)器中速度回路的輸出值，y(x)為第一消隙控制模塊參數(shù)設(shè)定值，將X取絕對(duì)值， 當(dāng)IXI≥k時(shí),采用狀態(tài)A計(jì)算偏置力矩:y (X) = O ； 當(dāng)|x|≤k/2時(shí),采用狀態(tài)B計(jì)算偏置力矩:y(x) = k/2 ； 當(dāng)k/2< X≤k時(shí),采用狀態(tài)C計(jì)算偏置力矩:y (X) = k-x/2 ； 將偏置力矩的計(jì)算值傳輸給偏置輸出。
7.如權(quán)利要求5所述的一種基于雙電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)消隙控制系統(tǒng)的消隙方法，其特征在于:所述單邊最大偏置力矩值設(shè)定為單臺(tái)電機(jī)驅(qū)動(dòng)額定力矩的20%。
【文檔編號(hào)】H02P5/50GK103997259SQ201410169816
【公開日】2014年8月20日 申請(qǐng)日期:2014年4月24日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月24日
【發(fā)明者】萬其, 陳桂, 湯玉東, 劉漢忠, 王建紅 申請(qǐng)人:南京工程學(xué)院