本發(fā)明涉及一種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

多電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)用于大型負(fù)載驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，目的在于減小單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的功率和傳動(dòng)鏈體積等，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)轉(zhuǎn)矩均衡共同驅(qū)動(dòng)。

伺服系統(tǒng)單電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制回路通常包括一個(gè)位置控制、一個(gè)速度控制、一個(gè)轉(zhuǎn)矩控制，如圖1所示，單電機(jī)速度控制系統(tǒng)包括速度給定單元、速度控制單元、轉(zhuǎn)矩環(huán)一、電機(jī)一、速度反饋單元一、減速機(jī)一、負(fù)載等，圖1虛框中在電機(jī)控制器中完成，此為常規(guī)控制方法，在此不再贅述。

對于多電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)負(fù)載的伺服系統(tǒng)，為保證多電機(jī)控制力矩均衡，控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)為一個(gè)位置控制、一個(gè)速度控制和與電機(jī)數(shù)量相同的轉(zhuǎn)矩控制，如文獻(xiàn)《天線伺服系統(tǒng)多電機(jī)同步控制研究》(見“無線電通信技術(shù)”2013年第3期)介紹的單速度環(huán)雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)控制方法，多電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)與單電機(jī)驅(qū)動(dòng)不同在于包含和電機(jī)數(shù)量相同的轉(zhuǎn)矩控制，并且需要重新構(gòu)建速度控制，位置控制完全相同，因此在后述

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
中不再贅述位置控制。

在數(shù)量不同的多電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，電機(jī)數(shù)量變化時(shí)，不僅需要更改控制軟件，還需要更改系統(tǒng)的硬件配置，過程繁復(fù)，系統(tǒng)繼承性差，研制周期長。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，為實(shí)現(xiàn)從電機(jī)驅(qū)動(dòng)到多電機(jī)驅(qū)動(dòng)的快速重構(gòu)，而不改變單電機(jī)驅(qū)動(dòng)架構(gòu)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的快速重構(gòu)，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

單電機(jī)速度控制包括速度控制單元、轉(zhuǎn)矩環(huán)一、電機(jī)一、速度反饋單元一、減速機(jī)一、負(fù)載等，在多電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為避免多電機(jī)差速震蕩，需要將所有電機(jī)的速度反饋進(jìn)行疊加求平均作為多電機(jī)控制速度回路的速度反饋。

目前電機(jī)控制系統(tǒng)中的速度反饋元件通常采用增量編碼器，為實(shí)現(xiàn)對多電機(jī)速度反饋疊加求平均，設(shè)計(jì)一個(gè)基于可編程邏輯模塊的轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)此功能，同時(shí)在轉(zhuǎn)換器中實(shí)現(xiàn)速度控制的輸出傳輸給其他電機(jī)控制的轉(zhuǎn)矩控制，作為電機(jī)控制的給定信號(hào)，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)的轉(zhuǎn)矩均衡控制。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括速度給定單元、主驅(qū)動(dòng)控制回路、轉(zhuǎn)換器、負(fù)載和一個(gè)以上的從驅(qū)動(dòng)控制回路，主驅(qū)動(dòng)控制回路包括電機(jī)控制器一、電機(jī)一、減速機(jī)一、速度反饋單元一，電機(jī)控制器一包括速度控制單元和轉(zhuǎn)矩環(huán)一，從驅(qū)動(dòng)控制回路包括電機(jī)控制器二、電機(jī)二、減速機(jī)二、速度反饋單元二，電機(jī)控制器二包括轉(zhuǎn)矩環(huán)二，速度給定單元為電機(jī)控制器一提供速度設(shè)定值，速度反饋單元一、速度反饋單元二連接到轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換器處理后輸出連接到電機(jī)控制器一的速度反饋接口，電機(jī)控制器一的速度控制輸出同時(shí)送給電機(jī)控制器一的轉(zhuǎn)矩環(huán)一和轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將電機(jī)控制器一的速度控制輸出送給電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二，電機(jī)一與減速機(jī)一相連，電機(jī)二與減速機(jī)二相連，減速機(jī)一與減速機(jī)二分別接入負(fù)載。

進(jìn)一步地，轉(zhuǎn)換器包括n個(gè)速度差分輸入、速度差分輸出、轉(zhuǎn)矩差分輸入、撥碼開關(guān)和n-1個(gè)轉(zhuǎn)矩差分輸出，其中n≥2；首個(gè)速度差分輸入連接速度反饋單元一，第2-n個(gè)速度差分輸入分別對應(yīng)連接速度反饋單元二，速度差分輸入、速度差分輸出均連接到可編程邏輯模塊，速度差分輸出信號(hào)來自可編程邏輯模塊；轉(zhuǎn)矩差分輸入連接到可編程邏輯模塊，可編程邏輯模塊分別連接到轉(zhuǎn)矩差分輸出，撥碼開關(guān)連接到可編程邏輯模塊。

進(jìn)一步地，速度反饋單元一、速度反饋單元二的反饋信號(hào)形式為增量編碼器差分信號(hào)。

進(jìn)一步地，可編程邏輯模塊包括速度平均單元和速度控制輸出單元，速度平均單元包括n個(gè)M/T法測速模塊、疊加求平均單元、頻率發(fā)生器，其中n為整數(shù)且n≥2，首個(gè)M/T法測速模塊用于解算速度反饋單元一的速度，第2-n個(gè)M/T法測速模塊分別用于解算速度反饋單元二的速度；M/T法測速模塊解算后的數(shù)值傳輸?shù)蒋B加求平均單元，疊加求平均單元依據(jù)撥碼開關(guān)設(shè)置的電機(jī)數(shù)量，首先求出和速度值，除以電機(jī)的數(shù)量，得出n個(gè)電機(jī)速度反饋的平均值，將平均值傳輸給頻率發(fā)生器，頻率發(fā)生器模擬增量編碼器的速度反饋信號(hào)，傳輸給電機(jī)控制器一，作為速度反饋信號(hào)；速度控制輸出單元包括信號(hào)分配器、n-1個(gè)線路，電機(jī)控制器一的速度控制輸出通過轉(zhuǎn)矩差分輸入進(jìn)入可編程邏輯模塊，特別指出，電機(jī)控制器一的速度控制輸出的信號(hào)形式為頻率高低對應(yīng)傳輸數(shù)據(jù)的大小，在可編程邏輯模塊中將該信號(hào)直接分配為多個(gè)線路輸出，每個(gè)線路輸出相同，同時(shí)無需改變信號(hào)特性，分別連接到各線路；各線路分別一一對應(yīng)連接到各轉(zhuǎn)矩差分輸出，轉(zhuǎn)矩差分輸出分別對應(yīng)連接到電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二，如轉(zhuǎn)矩差分輸出二連接到電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二，如果n>2，則轉(zhuǎn)矩差分輸出n連接到第n個(gè)的電機(jī)控制器轉(zhuǎn)矩環(huán)。

本發(fā)明的有益效果是：該種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，在單電機(jī)控制基礎(chǔ)上通過設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)速度反饋疊加求平均，重構(gòu)系統(tǒng)速度回路，控制系統(tǒng)包括回路架構(gòu)無需改變，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)多電機(jī)控制系統(tǒng)的快速重構(gòu)，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，調(diào)試方便。

附圖說明

圖1是單電機(jī)控制結(jié)構(gòu)框圖。

圖2是本發(fā)明實(shí)施例多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)采用雙電機(jī)的結(jié)構(gòu)框圖。

圖3是實(shí)施例中轉(zhuǎn)換器電路框圖。

圖4是實(shí)施例中可編程邏輯模塊的功能模塊框圖，其中(a)是速度平均單元的說明框圖，(b)是速度控制輸出單元的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。

實(shí)施例

一種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括速度給定單元、主驅(qū)動(dòng)控制回路、轉(zhuǎn)換器、負(fù)載和一個(gè)以上的從驅(qū)動(dòng)控制回路，主驅(qū)動(dòng)控制回路包括電機(jī)控制器一、電機(jī)一、減速機(jī)一、速度反饋單元一，電機(jī)控制器一包括速度控制單元和轉(zhuǎn)矩環(huán)一，從驅(qū)動(dòng)控制回路包括電機(jī)控制器二、電機(jī)二、減速機(jī)二、速度反饋單元二，電機(jī)控制器二包括轉(zhuǎn)矩環(huán)二，速度給定單元為電機(jī)控制器一提供速度設(shè)定值，速度反饋單元一、速度反饋單元二連接到轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換器處理后輸出連接到電機(jī)控制器一的速度反饋接口，電機(jī)控制器一的速度控制輸出同時(shí)送給電機(jī)控制器一的轉(zhuǎn)矩環(huán)一和轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器將電機(jī)控制器一的速度控制輸出送給電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二，電機(jī)一與減速機(jī)一相連，電機(jī)二與減速機(jī)二相連，減速機(jī)一與減速機(jī)二分別接入負(fù)載。

實(shí)施例以雙電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)為例進(jìn)行說明。如圖2所示，該種多電機(jī)同軸驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)，包括速度給定單元、速度控制單元、轉(zhuǎn)矩環(huán)一、電機(jī)一、速度反饋單元一、減速機(jī)一、轉(zhuǎn)矩環(huán)二、電機(jī)二、速度反饋單元二、轉(zhuǎn)換器、負(fù)載等。其中速度控制單元、轉(zhuǎn)矩環(huán)一在電機(jī)控制器一中完成、轉(zhuǎn)矩環(huán)二在電機(jī)控制二中完成。附圖2中虛框分別為電機(jī)控制器一和電機(jī)控制器二；速度反饋單元一、速度反饋單元二的反饋信號(hào)形式為增量編碼器差分信號(hào)，速度反饋單元一、速度反饋單元二連接到轉(zhuǎn)換器，在轉(zhuǎn)換器處理后輸出連接到的電機(jī)控制器一的速度反饋接口；電機(jī)控制器一的速度控制輸出同時(shí)送給電機(jī)控制器一的轉(zhuǎn)矩環(huán)一和轉(zhuǎn)換器；轉(zhuǎn)換器將電機(jī)控制器一速度控制輸出送給電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二；其它為常規(guī)連接關(guān)系。

附圖3為轉(zhuǎn)換器電路設(shè)計(jì)圖，包括速度差分輸入1-n、速度差分輸出、轉(zhuǎn)矩差分輸入、轉(zhuǎn)矩差分輸出2-n、撥碼開關(guān)等；對于本實(shí)例雙電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)，速度差分輸入1連接電機(jī)一的速度反饋1；速度差分輸入2連接電機(jī)二的速度反饋2；速度差分輸入1、速度差分輸入2的輸出連接到可編程邏輯模塊；速度差分輸出信號(hào)來自可編程邏輯模塊；轉(zhuǎn)矩差分輸入連接到可編程邏輯模塊；可編程邏輯模塊連接到轉(zhuǎn)矩差分輸出2-n；撥碼開關(guān)連接到可編程邏輯模塊。其中，可根據(jù)多電機(jī)控制數(shù)量確定n值，如4個(gè)電機(jī)，n≥4，下述n值相同方法確定

附圖4為可編程邏輯模塊內(nèi)部功能框圖，可編程邏輯模塊包括速度平均單元和速度控制輸出單元，如圖4(a)，速度平均單元包括n個(gè)M/T法測速模塊、疊加求平均單元、頻率發(fā)生器，n個(gè)M/T法測速模塊即M/T法測速模塊1-n、疊加求平均單元、頻率發(fā)生器，M/T法測速模塊1用于解算速度反饋單元一的速度；M/T法測速模塊2用于解算速度反饋單元二的速度；M/T法測速模塊1、M/T法測速模塊2解算后的數(shù)值傳輸?shù)蒋B加求平均單元，疊加求平均單元依據(jù)撥碼開關(guān)設(shè)置的電機(jī)數(shù)量，首先求出和速度值，除以電機(jī)的數(shù)量，得出雙電機(jī)速度反饋的平均值，將平均值傳輸給頻率發(fā)生器，模擬增量編碼器的速度反饋信號(hào)，傳輸給電機(jī)控制器一，作為速度反饋信號(hào)。

如圖4(b)，速度控制輸出單元包括信號(hào)分配器、n-1個(gè)線路，電機(jī)控制器一的速度控制輸出通過轉(zhuǎn)矩差分輸入進(jìn)入可編程邏輯模塊，在可編程邏輯模塊中將該信號(hào)直接分配為多路輸出，無需改變信號(hào)特性，分別連接到線路2…線路n；線路2…線路n分別一一對應(yīng)連接到轉(zhuǎn)矩差分輸出2…轉(zhuǎn)矩差分輸出n，本例中，轉(zhuǎn)矩差分輸出2連接到電機(jī)控制器二的轉(zhuǎn)矩環(huán)二。

本實(shí)施例中需要滿足如下要求和操作：

1、電機(jī)控制器一、電機(jī)控制器二的速度反饋形式為增量編碼器，且為差分輸入輸出；電機(jī)控制器一、電機(jī)控制器二具備高速差分輸入輸出信號(hào)接口，以滿足轉(zhuǎn)換器的信號(hào)處理；

2、電機(jī)控制器一工作模式設(shè)置為速度工作模式、其他所有電機(jī)控制設(shè)置為轉(zhuǎn)矩控制模式。

綜上所述，本發(fā)明通過基于可編程邏輯模塊控制的轉(zhuǎn)換器，快速重構(gòu)不同數(shù)量電機(jī)的速度控制，實(shí)現(xiàn)多電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，而無需改變原控制系統(tǒng)的架構(gòu)，縮短系統(tǒng)開發(fā)周期。

以上所述僅是本發(fā)明以雙電機(jī)為例，數(shù)量不同電機(jī)實(shí)現(xiàn)方法相同，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。