大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法
【專利摘要】大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法，屬于復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制【技術(shù)領(lǐng)域】。本發(fā)明為了解決現(xiàn)有隨動平臺電控系統(tǒng)的控制精度差，不能實現(xiàn)復(fù)合平臺的精確跟蹤，使兩個執(zhí)行機構(gòu)之間不能很好的協(xié)調(diào)配合的問題。它基于大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)實現(xiàn)，方法根據(jù)位置伺服控制器的控制信號向量對平臺電控系統(tǒng)進行控制，使臺車中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)h跟隨電控系統(tǒng)的控制指令位置r，在h走近r的過程中，天車和臺車兩個執(zhí)行機構(gòu)共同完成系統(tǒng)跟蹤任務(wù)，實現(xiàn)對大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的跟蹤控制。本發(fā)明用于對復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制。
【專利說明】大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法，屬于復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]多功能隨動精密懸吊裝置由天車M和臺車m兩部分組成。天車所在主梁質(zhì)量較重，約20t，主梁跨度30m，主梁軌道長35m。由于長軌的加工工藝很難保證系統(tǒng)的跟蹤精度，因此對天車的位置跟蹤選用了復(fù)合運動的方式，即在天車主梁上鋪設(shè)同方向的短軌，短軌長度為2.5m，并在短軌上安裝臺車。其天車主梁截面的運動示意圖如圖1所示。隨動平臺電控系統(tǒng)的控制要求臺車中心對應(yīng)于期望位置，由于臺車的質(zhì)量小，短軌的加工精度相對較聞，故臺車的跟蹤系統(tǒng)可以達(dá)到很聞的跟蹤精度。
[0003]上述復(fù)合運動方式在完成同一任務(wù)過程中，有兩個執(zhí)行機構(gòu)同時在起作用；由于現(xiàn)有隨動平臺電控系統(tǒng)的控制精度差，不能實現(xiàn)復(fù)合平臺的精確跟蹤，使兩個執(zhí)行機構(gòu)之間不能很好的協(xié)調(diào)配合。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有隨動平臺電控系統(tǒng)的控制精度差，不能實現(xiàn)復(fù)合平臺的精確跟蹤，使兩個執(zhí)行機構(gòu)之間不能很好的協(xié)調(diào)配合的問題，提供了一種大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法。
[0005]本發(fā)明所述大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法，它基于大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)實現(xiàn)，該電控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器、位置伺服控制器、臺車X軸驅(qū)動器、臺車Y軸驅(qū)動器、天車X軸主驅(qū)動器、天車X軸從驅(qū)動器、天車Y軸驅(qū)動器、兩個磁柵尺、IO擴展單元、人機操作接口和五臺驅(qū)動電機，
[0006]天車采用天車X軸主驅(qū)動器和天車X軸從驅(qū)動器的主從雙驅(qū)動模式，天車X軸主驅(qū)動器和天車X軸從驅(qū)動器各對應(yīng)一臺驅(qū)動電機，兩臺驅(qū)動電機分設(shè)在天車主梁的兩端；
[0007]人機操作接口將指令信號輸入給系統(tǒng)控制器，系統(tǒng)控制器的第一信號控制端連接位置伺服控制器的信號控制端，位置伺服控制器分別控制臺車X軸驅(qū)動器、臺車Y軸驅(qū)動器、天車X軸主驅(qū)動器、天車X軸從驅(qū)動器和天車Y軸驅(qū)動器驅(qū)動一臺相應(yīng)的驅(qū)動電機，與天車X軸主驅(qū)動器、天車X軸從驅(qū)動器和天車Y軸驅(qū)動器對應(yīng)的驅(qū)動電機分別通過其自身所帶的光電編碼器傳感天車中心X軸主位置信號、天車中心X軸從位置信號和天車中心Y軸位置信號給位置伺服控制器，并通過位置伺服控制器實現(xiàn)位置閉環(huán)控制；天車X軸主驅(qū)動器、天車X軸從驅(qū)動器、天車Y軸驅(qū)動器、臺車X軸驅(qū)動器和臺車Y軸驅(qū)動器均采用力矩控制模式，天車X軸主驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩給定信號輸出端連接天車X軸從驅(qū)動器的轉(zhuǎn)矩給定信號輸入端；臺車X軸驅(qū)動器和臺車Y軸驅(qū)動器對應(yīng)的驅(qū)動電機驅(qū)動臺車達(dá)到的臺車中心X軸位置和臺車中心Y軸位置相對于天車中心的運動位置信號分別通過一個磁柵尺傳感給位置伺服控制器實現(xiàn)位置閉環(huán)控制；10擴展單元的信號控制端連接系統(tǒng)控制器的第二信號控制端；
[0008]設(shè)定天車質(zhì)量為M，臺車質(zhì)量為m，以天車軌道一端為原點，以天車主梁運動方向為X軸，以天車主梁長度方向為Y軸建立平面直角坐標(biāo)系；則臺車中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)為Ii=IiJh2,其中Ii1為天車主梁中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)，h2為在X軸方向上,天車主梁中心與臺車中心的相對位移坐標(biāo)，設(shè)定電控系統(tǒng)的控制指令位置為r，天車的跟蹤誤差為e1;則有如下關(guān)系^hJe1, O1=Iii^e2,其中e2為電控系統(tǒng)的跟蹤誤差九和h2的數(shù)值根據(jù)所述光電編碼器和磁柵尺傳感給位置伺服控制器的位置信號獲得；
[0009]設(shè)定在X軸方向，天車的驅(qū)動力矩為T1，臺車的驅(qū)動力矩為T2，則:
[0010]T1=K1U1, T2=K2U2 ；
[0011]式中K1為位置伺服控制器輸出給天車X軸主驅(qū)動器和天車X軸從驅(qū)動器的控制信號產(chǎn)生的輸出力矩的增益，U1為位置伺服控制器輸出給天車X軸主驅(qū)動器和天車X軸從驅(qū)動器的控制信號，K2為位置伺服控制器輸出給臺車X軸驅(qū)動器的控制信號產(chǎn)生的輸出力矩的增益，U2為位置伺服控制器輸出給臺車X軸驅(qū)動器的控制信號；
[0012]根據(jù)天車主梁中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)Ii1、在X軸方向上，天車主梁中心與臺車中心的相對位移坐標(biāo)h2、天車的驅(qū)動力矩為T1和臺車的驅(qū)動力矩為T2,結(jié)合牛頓第二定律獲得復(fù)合隨動平臺的數(shù)學(xué)模型:
【權(quán)利要求】
1.一種大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法，它基于大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)實現(xiàn)，該電控系統(tǒng)包括系統(tǒng)控制器(I)、位置伺服控制器(2)、臺車X軸驅(qū)動器(3)、臺車Y軸驅(qū)動器(4)、天車X軸主驅(qū)動器(5)、天車X軸從驅(qū)動器(6)、天車Y軸驅(qū)動器(7)、兩個磁柵尺(8)、IO擴展單元(9)、人機操作接口(10)和五臺驅(qū)動電機(11)， 天車采用天車X軸主驅(qū)動器(5)和天車X軸從驅(qū)動器(6)的主從雙驅(qū)動模式，天車X軸主驅(qū)動器(5 )和天車X軸從驅(qū)動器(6 )各對應(yīng)一臺驅(qū)動電機(11 )，兩臺驅(qū)動電機(11)分設(shè)在天車主梁的兩端； 人機操作接口( 10)將指令信號輸入給系統(tǒng)控制器(I )，系統(tǒng)控制器(I)的第一信號控制端連接位置伺服控制器(2)的信號控制端，位置伺服控制器(2)分別控制臺車X軸驅(qū)動器(3)、臺車Y軸驅(qū)動器(4)、天車X軸主驅(qū)動器(5)、天車X軸從驅(qū)動器(6)和天車Y軸驅(qū)動器(7)驅(qū)動一臺相應(yīng)的驅(qū)動電機(11)，與天車X軸主驅(qū)動器(5)、天車X軸從驅(qū)動器(6)和天車Y軸驅(qū)動器(7 )對應(yīng)的驅(qū)動電機(11)分別通過其自身所帶的光電編碼器傳感天車中心X軸主位置信號、天車中心X軸從位置信號和天車中心Y軸位置信號給位置伺服控制器(2)，并通過位置伺服控制器(2)實現(xiàn)位置閉環(huán)控制；天車X軸主驅(qū)動器(5)、天車X軸從驅(qū)動器(6)、天車Y軸驅(qū)動器(7)、臺車X軸驅(qū)動器(3)和臺車Y軸驅(qū)動器(4)均采用力矩控制模式，天車X軸主驅(qū)動器(5)的轉(zhuǎn)矩給定信號輸出端連接天車X軸從驅(qū)動器(6)的轉(zhuǎn)矩給定信號輸入端；臺車X軸驅(qū)動器(3 )和臺車Y軸驅(qū)動器(4 )對應(yīng)的驅(qū)動電機(11)驅(qū)動臺車達(dá)到的臺車中心X軸位置和臺車中心Y軸位置相對于天車中心的運動位置信號分別通過一個磁柵尺(8)傳感給位置伺服控制器(2)實現(xiàn)位置閉環(huán)控制；10擴展單元(9)的信號控制端連接系統(tǒng)控制器(I)的第二信號控制端； 其特征在于，設(shè)定天車質(zhì)量為M，臺車質(zhì)量為m，以天車軌道一端為原點，以天車主梁運動方向為X軸，以天車主梁長度方向為Y軸建立平面直角坐標(biāo)系；則臺車中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)為Ii=IiJh2,其中Ii1為天車主梁中心在X軸方向上的位置坐標(biāo),h2為在X軸方向上，天車主梁中心與臺車中心的相對位移坐標(biāo)，設(shè)定電控系統(tǒng)的控制指令位置為r，天車的跟蹤誤差為e1;則有如下關(guān)系^hJe1, O1=Iii^e2,其中e2為電控系統(tǒng)的跟蹤誤差九和h2的數(shù)值根據(jù)所述光電編碼器和磁柵尺(8)傳感給位置伺服控制器(2)的位置信號獲得； 設(shè)定在X軸方向，天車的驅(qū)動力矩為T1,臺車的驅(qū)動力矩為T2，則:
T1=K1U1, T2=K2U2 ； 式中K1為位置伺服控制器(2)輸出給天車X軸主驅(qū)動器(5)和天車X軸從驅(qū)動器(6)的控制信號產(chǎn)生的輸出力矩的增益,U1為位置伺服控制器(2)輸出給天車X軸主驅(qū)動器(5)和天車X軸從驅(qū)動器(6)的控制信號，K2為位置伺服控制器(2)輸出給臺車X軸驅(qū)動器(3)的控制信號產(chǎn)生的輸出力矩的增益，U2為位置伺服控制器(2)輸出給臺車X軸驅(qū)動器(3)的控制信號； 根據(jù)天車主梁中心在X軸方向上的位置坐標(biāo)Ii1、在X軸方向上，天車主梁中心與臺車中心的相對位移坐標(biāo)h2、天車的驅(qū)動力矩為T1和臺車的驅(qū)動力矩為T2，結(jié)合牛頓第二定律獲得復(fù)合隨動平臺的數(shù)學(xué)模型:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大型精密懸吊裝置復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，獲得位置伺服控制器(2)的控制信號向量的具體過程為: 首先，所述復(fù)合隨動平臺電控系統(tǒng)的靈敏度函數(shù)矩陣S(S)為:
【文檔編號】G05B19/414GK103760825SQ201410003273
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】于占東, 楊學(xué)博, 侯建 申請人:渤海大學(xué)