一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统及其控制方法
【专利摘要】本发明公开了一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统，包括主传动电机，用于驱动托盘支架在主齿条上运动；主传动控制器，用于控制主传动电机的运动；副传动电机，用于驱动定位支架在副齿条上运动，副齿条安装在托盘支架上；副传动控制器，用于控制副传动电机的运动。本发明还提供了一种上述用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法。本发明能够解决现有技术的不足，针对伸缩式托盘交换机构的运动特性进行了相应的优化，提高了伺服系统定位的速度，简化了伺服系统的结构。
【专利说明】
一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及工厂自动化技术领域，尤其是一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系 统及其控制方法。
【背景技术】
[0002] 在自动化生产线中，伸缩式托盘交换机构的控制精度和定位速度直接影响到物料 传输过程的时效性。伺服系统是一个由电机驱动的位置闭环控制系统，具有高精度的优点， 非常适用于应用于伸缩式托盘交换机构的控制上。现有的高精度伺服系统种类很多，例如 中国发明专利CN 101571705 B公开的位置伺服系统与方法。这种系统的应用针对性较弱， 使用在伸缩式托盘交换机构的控制系统中存在设备复杂，控制流程冗长的缺点。
【发明内容】
[0003] 本发明要解决的技术问题是提供一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统及其 控制方法，能够解决现有技术的不足，针对伸缩式托盘交换机构的运动特性进行了相应的 优化，提高了伺服系统定位的速度，简化了伺服系统的结构。
[0004] 为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
[0005] -种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统，包括，
[0006] 主传动电机，用于驱动托盘支架在主齿条上运动；
[0007] 主传动控制器，用于控制主传动电机的运动；
[0008] 副传动电机，用于驱动定位支架在副齿条上运动，副齿条安装在托盘支架上；
[0009] 副传动控制器，用于控制副传动电机的运动。
[0010] -种上述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，包括以下步骤：
[0011] A、主传动电机带动托盘支架向目标位置运动，主传动控制器采集托盘支架的运动 状态;与此同时副传动电机带动定位支架向目标位置运动，副传动控制器采集定位支架的 运动状态;副传动控制器根据定位支架的运动状态对副传动电机的运行进行调整，并将定 位支架的运动状态和对于副传动电机的调整指令反馈至主传动控制器;主传动控制器根据 副传动控制器反馈来的信息参数以及托盘支架的运动状态对主传动电机的运行进行调整；
[0012] B、定位支架相对于托盘支架提前到达目标位置，定位支架到达目标位置后，随着 托盘支架的运动，副传动电机带动定位支架反方向运动，将定位支架保持在目标位置;主传 动控制器将托盘支架的运动状态反馈至副传动控制器，副传动控制器根据反馈信息对副传 动电机进行调整，副传动控制器将副传动电机的调整信息反馈至主传动控制器，主传动控 制器对主传动电机进行预调整。
[0013] 作为优选，所述托盘支架的运动状态和定位支架的运动状态包括托盘支架的位置 参数、速度参数和加速度参数，以及定位支架的位置参数、速度参数和加速度参数。
[0014] 作为优选，步骤A中，副传动控制器对于副传动电机进行调整的传递函数为，
[0021] T5 = k5；
[0022] lu~k5为比例常数，m为副传动电机的最高响应阶次，co :为副传动电机的剪切频 率，U为定位支架与目标位置的位置差，V1为副传动电机的速度，ai为副传动电机的加速度， t#Pt 2为取样时段端点。
[0023] 作为优选，步骤A中，主传动控制器对主传动电机进行调整的传递函数为，
[0030] k6~k1Q为比例常数，y2为主传动电机的最高响应阶次，为主传动电机的剪切频 率，L2为托盘支架与目标位置的位置差，V2为主传动电机的速度，a2为主传动电机的加速度。
[0031] 作为优选，步骤B中，副传动控制器对于副传动电机进行调整的传递函数为，
[0033]其中，
[0038] kii~ki3为比例常数。
[0039] 作为优选，步骤B中，主传动控制器对主传动电机进行调整的传递函数为，
[0041 ] 其中，ki4为比例常数。
[0042]采用上述技术方案所带来的有益效果在于:本发明通过建立一个双运动装置的定 位系统，通过对两个运动装置的相互调整修正，提高了整个定位过程的速度。通过对传递函 数的实时调整，可以优化整个调整过程的精度，降低定位过程中的重复位移。
【附图说明】
[0043]图1是本发明的一个【具体实施方式】的原理图。
[0044] 图中：1、主传动电机;2、托盘支架;3、主齿条;4、主传动控制器;5、副传动电机;6、 驱动定位支架;7、副齿条;8、副传动控制器。
【具体实施方式】
[0045] 参照图1，本发明的一个【具体实施方式】包括，
[0046] 主传动电机1，用于驱动托盘支架2在主齿条3上运动；
[0047]主传动控制器4，用于控制主传动电机1的运动；
[0048] 副传动电机5,用于驱动定位支架6在副齿条7上运动，副齿条7安装在托盘支架2 上；
[0049] 副传动控制器8,用于控制副传动电机5的运动。
[0050] -种上述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，包括以下步骤：
[0051] A、主传动电机1带动托盘支架2向目标位置运动，主传动控制器4采集托盘支架2的 运动状态;与此同时副传动电机5带动定位支架6向目标位置运动，副传动控制器8采集定位 支架6的运动状态;副传动控制器8根据定位支架6的运动状态对副传动电机5的运行进行调 整，并将定位支架6的运动状态和对于副传动电机5的调整指令反馈至主传动控制器4;主传 动控制器4根据副传动控制器8反馈来的信息参数以及托盘支架2的运动状态对主传动电机 1的运行进行调整；
[0052] B、定位支架6相对于托盘支架2提前到达目标位置，定位支架6到达目标位置后，随 着托盘支架2的运动，副传动电机5带动定位支架6反方向运动，将定位支架6保持在目标位 置;主传动控制器4将托盘支架2的运动状态反馈至副传动控制器8，副传动控制器8根据反 馈信息对副传动电机5进行调整，副传动控制器8将副传动电机5的调整信息反馈至主传动 控制器4,主传动控制器4对主传动电机1进行预调整。
[0053] 所述托盘支架2的运动状态和定位支架6的运动状态包括托盘支架2的位置参数、 速度参数和加速度参数，以及定位支架6的位置参数、速度参数和加速度参数。
[0054] 步骤A中，副传动控制器8对于副传动电机5进行调整的传递函数为，
[0061] T5 = k5 ；
[0062] lu~k5为比例常数，in为副传动电机5的最高响应阶次，on为副传动电机5的剪切 频率，U为定位支架6与目标位置的位置差， V1为副传动电机5的速度，ai为副传动电机5的加 速度，t#Pt2为取样时段端点。
[0063] 步骤A中，主传动控制器4对主传动电机1进行调整的传递函数为，
[0070] k6~k1Q为比例常数，y2为主传动电机1的最高响应阶次，为主传动电机1的剪切 频率，L2为托盘支架2与目标位置的位置差，v2为主传动电机1的速度，a2为主传动电机1的加 速度。
[0071 ]步骤B中，副传动控制器8对于副传动电机5进行调整的传递函数为，
[0078] kn~k13为比例常数。
[0079]步骤B中，主传动控制器4对主传动电机1进行调整的传递函数为，
[0081 ] 其中，ki4为比例常数。
[0082]另外，设置安全因数8，
[0083] 8= | (L1-L2)(vi-V2)
[0084] 当安全因数S超过设定的阈值时，降低主传动电机1和副传动电机5的调整幅度，使 安全因数S降低至阈值以内。
[0085] 副传动控制器8对副传动电机5上的振幅A进行监控，然后对步骤A中主传动控制器 4对主传动电机1进行调整的传递函数G2 (s)和步骤B中副传动控制器8对于副传动电机5进 行调整的传递函数G3(s)进行二次修正：
[0088]本发明简化了伺服系统的复杂度，针对伸缩式托盘交换机构进行了调整方法的优 化。与【背景技术】引用的伺服系统相比，其应用在伸缩式托盘交换机构上之后，可以在保证定 位精度的前提下，将定位时间缩短20 %左右。
[0089]上述描述仅作为本发明可实施的技术方案提出，不作为对其技术方案本身的单一 限制条件。
【主权项】
1. 一种用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统，其特征在于:包括， 主传动电机（1)，用于驱动托盘支架(2)在主齿条(3)上运动； 主传动控制器(4)，用于控制主传动电机（1)的运动； 副传动电机(5)，用于驱动定位支架(6)在副齿条(7)上运动，副齿条(7)安装在托盘支 架⑵上； 副传动控制器(8)，用于控制副传动电机(5)的运动。2. -种权利要求1所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于包括以下步骤： A、 主传动电机（1)带动托盘支架(2)向目标位置运动，主传动控制器(4)采集托盘支架 (2)的运动状态;与此同时副传动电机(5)带动定位支架(6)向目标位置运动，副传动控制器 (8)采集定位支架(6)的运动状态;副传动控制器(8)根据定位支架(6)的运动状态对副传动 电机(5)的运行进行调整，并将定位支架(6)的运动状态和对于副传动电机(5)的调整指令 反馈至主传动控制器(4);主传动控制器(4)根据副传动控制器(8)反馈来的信息参数以及 托盘支架(2)的运动状态对主传动电机(1)的运行进行调整； B、 定位支架(6)相对于托盘支架(2)提前到达目标位置，定位支架(6)到达目标位置后， 随着托盘支架(2)的运动，副传动电机(5)带动定位支架(6)反方向运动，将定位支架(6)保 持在目标位置;主传动控制器(4)将托盘支架(2)的运动状态反馈至副传动控制器(8)，副传 动控制器(8)根据反馈信息对副传动电机(5)进行调整，副传动控制器(8)将副传动电机(5) 的调整信息反馈至主传动控制器(4)，主传动控制器(4)对主传动电机(1)进行预调整。3. 根据权利要求2所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于:所述托盘支架(2)的运动状态和定位支架(6)的运动状态包括托盘支架(2)的位置参数、 速度参数和加速度参数，以及定位支架(6)的位置参数、速度参数和加速度参数。4. 根据权利要求3所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于:步骤A中，副传动控制器(8)对于副传动电机(5)进行调整的传递函数为， 其中， T5 = k5；ki~k5为比例常数，μι为副传动电机(5)的最高响应阶次，Co1为副传动电机(5)的剪切频 率，Li为定位支架(6)与目标位置的位置差，Vi为副传动电机(5)的速度，ai为副传动电机(5) 的加速度，t#Pt2为取样时段端点。5. 根据权利要求4所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于:步骤A中，主传动控制器(4)对主传动电机(1)进行调整的传递函数为， 其中，k6~k1Q为比例常数，μ2为主传动电机（1)的最高响应阶次，ω 2为主传动电机（1)的剪切 频率，L2为托盘支架(2)与目标位置的位置差，ν2为主传动电机（1)的速度，a2为主传动电机 (1)的加速度。6. 根据权利要求5所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于:步骤B中，副传动控制器(8)对于副传动电机(5)进行调整的传递函数为，其中， Tn= ω iJiknL2 kii~ki3为比例常7. 根据权利要求6所述的用于伸缩式托盘交换机构的伺服系统的控制方法，其特征在 于:步骤B中，主传动控制器(4)对主传动电机(1)进行调整的传递函数为，其中，k14为比例常数。
【文档编号】G05B13/02GK105892286SQ201610270229
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月27日
【发明人】宋明安, 李志博, 孙洁, 宋凯鑫, 丁建龙, 同彦恒, 麻辉
【申请人】宁夏巨能机器人系统有限公司