專利名稱：雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大負載狀態(tài)下的轉(zhuǎn)臺伺服系統(tǒng)雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置，屬于電氣控制領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
在伺服系統(tǒng)中，傳動鏈齒隙、摩擦死區(qū)等非線性因素的存在會對高精度伺服系統(tǒng)的控制性能產(chǎn)生影響，尤其是在大負載高功率下，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)場合都提出了對大功率、大慣量、高精度伺服系統(tǒng)的需求。由于單電機功率難以做大，必須采取多電機并聯(lián)驅(qū)動以滿足大功率需求。實現(xiàn)轉(zhuǎn)臺多電機同步驅(qū)動的關(guān)鍵是解決好速度控制和力矩均衡問題，目前，多電機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，理想情況下對于相同的指令信號，輸出速度必然相同。由于轉(zhuǎn)臺高低軸方向的電機存在物理連接，以及電子器件存在·離散性，即使標稱相同的元器件其實際參數(shù)也不會完全一致，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”的問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種大負載雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置，能夠驅(qū)動大負載轉(zhuǎn)臺高低軸雙電機運轉(zhuǎn)，并使雙電機位置始終同步以完成臺體旋轉(zhuǎn)運動。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案本實用新型包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)相連接，其特征在于在所述主電機電流環(huán)中的伺服電機上設(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。所述的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動器，驅(qū)動器的輸出端通過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)方案的本實用新型，電機電流環(huán)中的伺服電機上設(shè)置光電增量式編碼器，因而能夠在啟動、運行、制動、停止全運動過程，控制兩臺伺服電機按同一位置指令運行并保證任意兩個升降軸位置誤差小于規(guī)定值，從而保證兩臺驅(qū)動電機高低位置一致，由此實現(xiàn)臺體在任意運動階段水平。而且，本實用新型采用驅(qū)動器控制力矩電機技術(shù)，系統(tǒng)性能優(yōu)異，控制方式簡單，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，能夠充分利用電機的過載能力。雙電機驅(qū)動，采用一個速度控制器、兩個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，通過電流均衡控制實現(xiàn)雙電機同步驅(qū)動，使負載受力均衡，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為本實用新型的原理框圖。圖2為本實用新型的工作流程圖。
具體實施方式
如圖I所示，本實用新型包括速度環(huán)、位置環(huán)和電流環(huán)，其中，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)相連接，這樣可將主電機速度環(huán)保留，從電機速度環(huán)斷開，以達到兩臺電機的同步。電流環(huán)使系統(tǒng)在允許的條件下快速啟動，而上述的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動器，驅(qū)動器的輸出端通過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)主要作用是實時反饋伺服系統(tǒng)的位置信息，達到對臺體角度的精確控制。需要說明 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。本實用新型在主電機電流環(huán)中的伺服電機上設(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。本實用新型的工作原理及工作過程是將本實用新型應(yīng)用在試驗轉(zhuǎn)臺隨動系統(tǒng)臺體中，該臺體具有兩維旋轉(zhuǎn)運動，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)動的方式，即力矩電機直接驅(qū)動負載主軸。高低O形框的設(shè)計為左右對稱結(jié)構(gòu)，左右軸各有一個力矩電機，安裝在方向框架的左右耳座上，編碼器和測速機分別安裝在左右兩側(cè)。臺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、測速機等器件，方向軸與高低軸相交于一點，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)動裝置工作，在上述驅(qū)動裝置內(nèi)設(shè)置一控制計算機，控制計算機上插有一路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)中的一臺主驅(qū)動器相連接，主驅(qū)動器接收信號并進行電流控制器運算后，輸出兩路等量信號分別輸入到主從驅(qū)動器；伺服系統(tǒng)中包括主從兩個驅(qū)動器和兩臺伺服電機，每個驅(qū)動器分別與相應(yīng)的伺服電機相連，每個伺服電機均通過機械旋轉(zhuǎn)傳動鏈與轉(zhuǎn)臺臺體的兩個旋轉(zhuǎn)軸相連接，在主電機電流環(huán)中的伺服電機上設(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，首先臺體高低軸雙電機調(diào)平，將臺體高底位置零位，記錄初始狀態(tài)增量式編碼器的讀數(shù)，由此確定臺體高低軸的零點。位于高低軸電機末端的旋轉(zhuǎn)增量式編碼實時地檢測轉(zhuǎn)臺高低位置高度，并把檢測到的數(shù)據(jù)實時地傳送給控制計算機。由于多圈絕對值編碼器安裝在高低軸電機末端，更精確地反映了臺體的實際高度位置信息?？刂朴嬎銠C接收到由旋轉(zhuǎn)增量式編碼器傳送來的位置數(shù)據(jù)，進行邏輯運算，形成運動軌跡Θ，并通過伺服系統(tǒng)中的驅(qū)動器來驅(qū)動伺服電機開始運動。在運動中，實時讀取高低軸電機上的多圈絕對值編碼器的位置數(shù)據(jù)，并在控制計算機中計算位置反饋數(shù)據(jù)與規(guī)劃的運動軌跡之間的差值△ Θ，繼續(xù)運行的過程中，同時判斷是否到達了指定的位置，如果沒有到達，則繼續(xù)讀取高低軸電機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了規(guī)定的范圍值；如果到達了指定的位置，則停止運動，完成工作。
權(quán)利要求1.一種雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置，它包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)相連接，其特征在于在所述主電機電流環(huán)中的伺服電機上設(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所述的雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置，其特征在于所述的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)均包括電流控制器以及與之相連接的驅(qū)動器，驅(qū)動器的輸出端通過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所述的雙電機并聯(lián)驅(qū)動裝置，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并聯(lián)驅(qū)動裝置，它包括速度環(huán)和位置環(huán)，速度環(huán)的輸出端與并聯(lián)連接的主電機電流環(huán)和從電機電流環(huán)相連接，在所述主電機電流環(huán)中的伺服電機上設(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)方案的本實用新型，電機電流環(huán)中的伺服電機上設(shè)置光電增量式編碼器，因而能夠在啟動、運行、制動、停止全運動過程，控制兩臺伺服電機按同一位置指令運行并保證任意兩個升降軸位置誤差小于規(guī)定值，從而保證兩臺驅(qū)動電機高低位置一致，由此實現(xiàn)臺體在任意運動階段水平。
文檔編號H02P5/00GK202634339SQ20122008610
公開日2012年12月26日 申請日期2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月9日
發(fā)明者李強, 周淳, 劉偉超, 熊珍凱, 李志遠, 閆智輝 申請人:中國船舶重工集團公司第七一三研究所