專利名稱：雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種大負(fù)載狀態(tài)下的轉(zhuǎn)臺(tái)伺服系統(tǒng)雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，屬于電氣控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在伺服系統(tǒng)中，傳動(dòng)鏈齒隙、摩擦死區(qū)等非線性因素的存在會(huì)對(duì)高精度伺服系統(tǒng)的控制性能產(chǎn)生影響，尤其是在大負(fù)載高功率下，將使系統(tǒng)的性能產(chǎn)生極大的影響。隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，在許多工業(yè)場(chǎng)合都提出了對(duì)大功率、大慣量、高精度伺服系統(tǒng)的需求。由于單電機(jī)功率難以做大，必須采取多電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)以滿足大功率需求。實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)臺(tái)多電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)的關(guān)鍵是解決好速度控制和力矩均衡問(wèn)題，目前，多電機(jī)同步控制的方法主要是采用速度環(huán)并聯(lián)或電流環(huán)并聯(lián)的方式，理想情況下對(duì)于相同的指令信號(hào)，輸出速度必然相同。由于轉(zhuǎn)臺(tái)高低軸方向的電機(jī)存在物理連接，以及電子器件存在·離散性，即使標(biāo)稱相同的元器件其實(shí)際參數(shù)也不會(huì)完全一致，因此，如果采用單純的電流環(huán)并聯(lián)而不考慮力矩均衡則極易產(chǎn)生“伺服打架”的問(wèn)題。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種大負(fù)載雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，能夠驅(qū)動(dòng)大負(fù)載轉(zhuǎn)臺(tái)高低軸雙電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，并使雙電機(jī)位置始終同步以完成臺(tái)體旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案本實(shí)用新型包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)相連接，其特征在于在所述主電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，所述的光電式編碼器為多圈增量式編碼器。所述的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出端通過(guò)電流反饋電路連接至電流控制器的輸入端。所述的電流控制器為PI電流調(diào)節(jié)電路。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，因而能夠在啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)、停止全運(yùn)動(dòng)過(guò)程，控制兩臺(tái)伺服電機(jī)按同一位置指令運(yùn)行并保證任意兩個(gè)升降軸位置誤差小于規(guī)定值，從而保證兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)高低位置一致，由此實(shí)現(xiàn)臺(tái)體在任意運(yùn)動(dòng)階段水平。而且，本實(shí)用新型采用驅(qū)動(dòng)器控制力矩電機(jī)技術(shù)，系統(tǒng)性能優(yōu)異，控制方式簡(jiǎn)單，具有快速響應(yīng)的電流內(nèi)環(huán)，系統(tǒng)響應(yīng)頻率高。系統(tǒng)具有快速加速能力及限流作用，能夠充分利用電機(jī)的過(guò)載能力。雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)，采用一個(gè)速度控制器、兩個(gè)電流控制器的主從控制系統(tǒng)，主電流環(huán)的輸出作為從電流環(huán)的輸入，通過(guò)電流均衡控制實(shí)現(xiàn)雙電機(jī)同步驅(qū)動(dòng)，使負(fù)載受力均衡，既減小了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)剛度要求，又降低了單套功放的功率。采用速度反饋技術(shù)，有效抑制了差速振蕩。
圖I為本實(shí)用新型的原理框圖。圖2為本實(shí)用新型的工作流程圖。
具體實(shí)施方式
如圖I所示，本實(shí)用新型包括速度環(huán)、位置環(huán)和電流環(huán)，其中，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)相連接，這樣可將主電機(jī)速度環(huán)保留，從電機(jī)速度環(huán)斷開(kāi)，以達(dá)到兩臺(tái)電機(jī)的同步。電流環(huán)使系統(tǒng)在允許的條件下快速啟動(dòng)，而上述的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出端通過(guò)電流反饋電路連接至電流控制器的輸入端。速度環(huán)使系統(tǒng)在速度穩(wěn)定后可以平滑調(diào)速；位置環(huán)主要作用是實(shí)時(shí)反饋伺服系統(tǒng)的位置信息，達(dá)到對(duì)臺(tái)體角度的精確控制。需要說(shuō)明 的是，上述的電流控制器和速度控制器均采用PI調(diào)節(jié)器，位置環(huán)采用帶有前饋控制的復(fù)合控制電路。本實(shí)用新型在主電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，光電式編碼器為多圈增量式編碼器。本實(shí)用新型的工作原理及工作過(guò)程是將本實(shí)用新型應(yīng)用在試驗(yàn)轉(zhuǎn)臺(tái)隨動(dòng)系統(tǒng)臺(tái)體中，該臺(tái)體具有兩維旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即方向和高低，方向采用U型框架形式，高低采用O型形式。方位框架中采用主軸驅(qū)動(dòng)的方式，即力矩電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載主軸。高低O形框的設(shè)計(jì)為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu)，左右軸各有一個(gè)力矩電機(jī)，安裝在方向框架的左右耳座上，編碼器和測(cè)速機(jī)分別安裝在左右兩側(cè)。臺(tái)體另外還包括方向框架、高低框架、方向、高低軸系、基座等，同時(shí)還包括緩沖裝置、限位裝置、鎖定裝置、調(diào)平裝置等輔助裝置、光電編碼器、測(cè)速機(jī)等器件，方向軸與高低軸相交于一點(diǎn)，方向軸垂直于水平面，高低軸與方向軸垂直相交。為輔助本驅(qū)動(dòng)裝置工作，在上述驅(qū)動(dòng)裝置內(nèi)設(shè)置一控制計(jì)算機(jī)，控制計(jì)算機(jī)上插有一路D/A控制卡,D/A控制卡包括一路輸出，這一路輸出與伺服系統(tǒng)中的一臺(tái)主驅(qū)動(dòng)器相連接，主驅(qū)動(dòng)器接收信號(hào)并進(jìn)行電流控制器運(yùn)算后，輸出兩路等量信號(hào)分別輸入到主從驅(qū)動(dòng)器；伺服系統(tǒng)中包括主從兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器和兩臺(tái)伺服電機(jī)，每個(gè)驅(qū)動(dòng)器分別與相應(yīng)的伺服電機(jī)相連，每個(gè)伺服電機(jī)均通過(guò)機(jī)械旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)鏈與轉(zhuǎn)臺(tái)臺(tái)體的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)軸相連接，在主電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，光電式編碼器為多圈增量式編碼器。如圖2所示，首先臺(tái)體高低軸雙電機(jī)調(diào)平，將臺(tái)體高底位置零位，記錄初始狀態(tài)增量式編碼器的讀數(shù)，由此確定臺(tái)體高低軸的零點(diǎn)。位于高低軸電機(jī)末端的旋轉(zhuǎn)增量式編碼實(shí)時(shí)地檢測(cè)轉(zhuǎn)臺(tái)高低位置高度，并把檢測(cè)到的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)地傳送給控制計(jì)算機(jī)。由于多圈絕對(duì)值編碼器安裝在高低軸電機(jī)末端，更精確地反映了臺(tái)體的實(shí)際高度位置信息。控制計(jì)算機(jī)接收到由旋轉(zhuǎn)增量式編碼器傳送來(lái)的位置數(shù)據(jù)，進(jìn)行邏輯運(yùn)算，形成運(yùn)動(dòng)軌跡Θ，并通過(guò)伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動(dòng)器來(lái)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。在運(yùn)動(dòng)中，實(shí)時(shí)讀取高低軸電機(jī)上的多圈絕對(duì)值編碼器的位置數(shù)據(jù)，并在控制計(jì)算機(jī)中計(jì)算位置反饋數(shù)據(jù)與規(guī)劃的運(yùn)動(dòng)軌跡之間的差值△ Θ，繼續(xù)運(yùn)行的過(guò)程中，同時(shí)判斷是否到達(dá)了指定的位置，如果沒(méi)有到達(dá)，則繼續(xù)讀取高低軸電機(jī)軸角編碼器的位置數(shù)據(jù)，并判斷任意兩軸之間的差值超過(guò)了規(guī)定的范圍值；如果到達(dá)了指定的位置，則停止運(yùn)動(dòng)，完成工作。
權(quán)利要求1.一種雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)相連接，其特征在于在所述主電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，所述的光電式編碼器為多圈增量式編碼器。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的輸出端通過(guò)電流反饋電路連接至電流控制器的輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，其特征在于所述的電流控制器為PI電流調(diào)節(jié)電路。
專利摘要一種雙電機(jī)并聯(lián)驅(qū)動(dòng)裝置，它包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機(jī)電流環(huán)和從電機(jī)電流環(huán)相連接，在所述主電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，所述的光電式編碼器為多圈增量式編碼器。采用上述技術(shù)方案的本實(shí)用新型，電機(jī)電流環(huán)中的伺服電機(jī)上設(shè)置光電增量式編碼器，因而能夠在啟動(dòng)、運(yùn)行、制動(dòng)、停止全運(yùn)動(dòng)過(guò)程，控制兩臺(tái)伺服電機(jī)按同一位置指令運(yùn)行并保證任意兩個(gè)升降軸位置誤差小于規(guī)定值，從而保證兩臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)高低位置一致，由此實(shí)現(xiàn)臺(tái)體在任意運(yùn)動(dòng)階段水平。
文檔編號(hào)H02P5/00GK202634339SQ20122008610
公開(kāi)日2012年12月26日 申請(qǐng)日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者李強(qiáng), 周淳, 劉偉超, 熊珍凱, 李志遠(yuǎn), 閆智輝 申請(qǐng)人:中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七一三研究所