一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、主電機(jī)驅(qū)動器、從電機(jī)驅(qū)動器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動鏈以及第二機(jī)械傳動鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場總線與主電機(jī)驅(qū)動器和從電機(jī)驅(qū)動器相連，主電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動的負(fù)載。本實用新型在數(shù)字化控制的電機(jī)驅(qū)動器中增加消隙控制環(huán)節(jié)，實現(xiàn)通用電機(jī)驅(qū)動器的雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制，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)動消隙控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型公開了一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，涉及雙電機(jī)同軸驅(qū)動控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]在基于機(jī)械傳動控制系統(tǒng)中，傳動鏈非線性齒隙的存在不僅影響控制系統(tǒng)動態(tài)性能也同時影響系統(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)動進(jìn)行消隙。
[0003]中國專利申請?zhí)?CN201210022983.X,申請日:2012年I月11日，專利名稱為:消隙齒輪，該實用新型涉及一種消隙齒輪，由縱分的齒輪片和消隙機(jī)構(gòu)組成。在齒輪嚙合時，利用消隙機(jī)構(gòu)對外側(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)生錯齒，在傳動中消除了傳動間隙。機(jī)械消隙方法的不足之處在于，該方法是在傳動鏈中增加機(jī)械消隙機(jī)構(gòu)，使傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計復(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)動消隙控制基本原理是基于力矩補(bǔ)償?shù)脑硗瓿桑刂齐姍C(jī)消隙方法之一如中國專利申請?zhí)?CN201010185282.9，申請日:2010年5月28日，專利名稱為:一種雙電機(jī)驅(qū)動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回避了兩臺驅(qū)動器之間的數(shù)據(jù)交換，使用簡單，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)動功率，同時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)消隙方法二如中國專利申請?zhí)?CN200920232354.3，申請日: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)動器之間連接一消隙控制電路；消隙控制電路包括一個電流求和裝置、一個能將電流信號轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€按力矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號的函數(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，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)動器之間專門設(shè)計一消隙電路，增加硬件成本和安裝空間，同時這種方法實際調(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。
實用新型內(nèi)容
[0007]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是:針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，增加消隙控制環(huán)節(jié)，實現(xiàn)通用電機(jī)驅(qū)動器的雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制，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)的速度反饋信號同時接入的控制回路中，避免雙電機(jī)同軸驅(qū)動常見的差速震蕩問題。
[0008]本實用新型為解決上述技術(shù)問題采用以下技術(shù)方案:
[0009]一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，包括上位機(jī)、主電機(jī)驅(qū)動器、從電機(jī)驅(qū)動器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動鏈以及第二機(jī)械傳動鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場總線與主電機(jī)驅(qū)動器和從電機(jī)驅(qū)動器相連，主電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動的負(fù)載。
[0010]作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述上位機(jī)包括第一現(xiàn)場接口 ；所述主電機(jī)驅(qū)動器包括第二現(xiàn)場接口、第一高速輸出通信口、第一高速輸入通信口、信號調(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)動器包括第三現(xiàn)場接口、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；
[0011]上位機(jī)的第一現(xiàn)場接口經(jīng)過現(xiàn)場總線分別與主電機(jī)驅(qū)動器中的第二現(xiàn)場接口和從電機(jī)驅(qū)動器中的第三現(xiàn)場接口相連；主電機(jī)驅(qū)動器通過第一高速輸出通信口與從電機(jī)驅(qū)動器的第二高速輸入通信口相連接；從電機(jī)驅(qū)動器通過第二高速輸出通信口與主電機(jī)驅(qū)動器的第一高速輸入通信口相連接；
[0012]第一電機(jī)經(jīng)過第一速度反饋模塊與信號調(diào)理模塊相連，第二電機(jī)與信號調(diào)理模塊相連接，信號調(diào)理模塊與速度回路的輸入端相連接，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；
[0013]速度回路的輸出端還依次經(jīng)過主電機(jī)驅(qū)動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。
[0014]作為本實用新型的進(jìn)一步優(yōu)選方案，所述上位機(jī)為PLC、工業(yè)控制計算機(jī)或DSP控制器中的一種。
[0015]本實用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:
[0016](I)本實用新型的系統(tǒng)通過在主從驅(qū)動器中增加消隙控制環(huán)節(jié)，從而減少了兩臺電機(jī)驅(qū)動器之間的數(shù)據(jù)交換數(shù)量，利用雙電機(jī)驅(qū)動的現(xiàn)有硬件系統(tǒng)實現(xiàn)同軸驅(qū)動消隙控制。
[0017](2)本實用新型的系統(tǒng)在消隙控制環(huán)節(jié)采用雙電機(jī)同軸驅(qū)動時利用狀態(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)動中實現(xiàn)。
[0018](3)本實用新型的系統(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)動系統(tǒng)差速震蕩。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本實用新型的雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)組成示意圖；
[0020]圖2為本實用新型的控制系統(tǒng)上位機(jī)及電機(jī)驅(qū)動器之間信息通信連接示意圖；
[0021]圖3為本實用新型的主電機(jī)驅(qū)動器內(nèi)部控制流程示意圖；
[0022]圖4為本實用新型的從電機(jī)驅(qū)動器內(nèi)部控制流程示意圖。

【具體實施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖對本實用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0024]附圖1是一種雙電機(jī)同同軸驅(qū)動消隙控制系統(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)控制計算機(jī)或DSP等控制器均可以實現(xiàn)，本實例選用PLC作為上位機(jī)；主電機(jī)驅(qū)動器、從電機(jī)驅(qū)動器，所選擇的主電機(jī)驅(qū)動器和從電機(jī)驅(qū)動器，可以選擇通用的電機(jī)驅(qū)動器，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，本實用新型以文獻(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)動器為例說明實現(xiàn)方法);第一電機(jī)；第二電機(jī)；第一機(jī)械傳動鏈；第二機(jī)械傳動鏈。
[0025]上位機(jī)產(chǎn)生運(yùn)動控制的軌跡，通過現(xiàn)場總線實現(xiàn)對主電機(jī)驅(qū)動器的控制，同時主電機(jī)驅(qū)動器、從電機(jī)驅(qū)動器通過現(xiàn)場總線向上位機(jī)傳輸運(yùn)行狀態(tài)信息，主電機(jī)驅(qū)動器中完成雙電機(jī)同軸驅(qū)動控制系統(tǒng)速度回路控制功能，同時完成消隙控制功能；從電機(jī)驅(qū)動器僅完成消隙控制功能；主電機(jī)驅(qū)動器與第一電機(jī)及從電機(jī)驅(qū)動器與第二電機(jī)是常規(guī)連接，在此不再贅述；第一電機(jī)通過第一機(jī)械傳動鏈驅(qū)動負(fù)載，第二電機(jī)通過第二機(jī)械傳動鏈驅(qū)動負(fù)載，實現(xiàn)第一電機(jī)和第二電機(jī)共同同軸驅(qū)動負(fù)載。
[0026]附圖2為兩臺電機(jī)驅(qū)動器及上位機(jī)信息通信連接關(guān)系示意圖，上位機(jī)中的第一現(xiàn)場總線與主電機(jī)驅(qū)動器中的第二現(xiàn)場總線及從電機(jī)驅(qū)動器中的第三現(xiàn)場總線相連，用于傳輸上位機(jī)中速度命令信息，同時主電機(jī)驅(qū)動器通過第二現(xiàn)場總線以及從電機(jī)驅(qū)動器通過現(xiàn)場總線向上位機(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)動器通過高速通訊輸出口與從電機(jī)驅(qū)動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)動器通過高速通訊輸入口與從電機(jī)驅(qū)動器的高速通訊輸出口連接，用于傳輸從電機(jī)驅(qū)動器的實際轉(zhuǎn)速。
[0027]附圖3為主電機(jī)驅(qū)動器的內(nèi)部控制信號流程圖，主電機(jī)驅(qū)動器通過第二現(xiàn)場總線接收上位機(jī)傳輸?shù)乃俣戎噶?，信號調(diào)理模塊通過高速通訊輸入口接收從電機(jī)驅(qū)動器高速通訊輸出口傳輸?shù)膹碾姍C(jī)驅(qū)動器的實際轉(zhuǎn)速信號，同時接收第一速度反饋，信號調(diào)理模塊將這兩個實際轉(zhuǎn)速信號求和后除以2，作為主電機(jī)驅(qū)動器速度回路的輸入。速度回路輸出送給主電機(jī)驅(qū)動器的第一力矩回路，同時送給第一消隙控制，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，實現(xiàn)對第一電機(jī)的控制；速度回路輸出通過主電機(jī)驅(qū)動器的高速通訊輸出口輸出。
[0028]附圖4為從電機(jī)驅(qū)動器的內(nèi)部控制信號流程圖，第二力矩回路通過高速通訊輸入口接收主電機(jī)驅(qū)動器傳輸來速度回路的輸出信號，第二消隙控制也接收主電機(jī)驅(qū)動器傳輸來速度回路的輸出信號，消隙控制模塊輸出信號通過第二附加力矩傳輸給第二力矩回路，實現(xiàn)對第二電機(jī)的控制。
[0029]上面結(jié)合附圖對本實用新型的實施方式作了詳細(xì)說明，但是本實用新型并不限于上述實施方式，在本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所具備的知識范圍內(nèi)，還可以在不脫離本實用新型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)動器、從電機(jī)驅(qū)動器、第一電機(jī)、第二電機(jī)、第一機(jī)械傳動鏈以及第二機(jī)械傳動鏈；所述上位機(jī)分別經(jīng)過現(xiàn)場總線與主電機(jī)驅(qū)動器和從電機(jī)驅(qū)動器相連，主電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第一電機(jī)與第一機(jī)械傳動鏈相連，從電機(jī)驅(qū)動器經(jīng)過第二電機(jī)與第二機(jī)械傳動鏈相連，第一、第二機(jī)械傳動鏈分別接入系統(tǒng)所驅(qū)動的負(fù)載。
2.如權(quán)利要求1所述的一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)包括第一現(xiàn)場接口 ；所述主電機(jī)驅(qū)動器包括第二現(xiàn)場接口、第一高速輸出通信口、第一高速輸入通信口、信號調(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)動器包括第三現(xiàn)場接口、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)場接口經(jīng)過現(xiàn)場總線分別與主電機(jī)驅(qū)動器中的第二現(xiàn)場接口和從電機(jī)驅(qū)動器中的第三現(xiàn)場接口相連；主電機(jī)驅(qū)動器通過第一高速輸出通信口與從電機(jī)驅(qū)動器的第二高速輸入通信口相連接；從電機(jī)驅(qū)動器通過第二高速輸出通信口與主電機(jī)驅(qū)動器的第一高速輸入通信口相連接； 第一電機(jī)經(jīng)過第一速度反饋模塊與信號調(diào)理模塊相連，第二電機(jī)與信號調(diào)理模塊相連接，信號調(diào)理模塊與速度回路的輸入端相連接，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； 速度回路的輸出端還依次經(jīng)過主電機(jī)驅(qū)動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。
3.如權(quán)利要求1所述的一種雙電機(jī)同軸驅(qū)動消隙控制系統(tǒng)，其特征在于:所述上位機(jī)為PLC、工業(yè)控制計算機(jī)或DSP控制器中的一種。
【文檔編號】H02P5/46GK203984282SQ201420203069
【公開日】2014年12月3日 申請日期: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 申請人:南京工程學(xué)院