一种基于自动位置校正的双电机同步控制系统及方法与流程

本发明涉及交流伺服驱动器控制，特别是一种基于自动位置校正的双电机同步控制系统及方法。

背景技术：

1、交流伺服驱动器广泛使用在各种自动控制系统中，如机床、机器人等民用领域，在军工领域也有较广的应用，如火炮随动系统、射控系统、雷达、天线、照射器系统等。在这些应用中，有采用两根电动缸推动同一个负载进行举升或翻倒运动的工作方式，这种工作方式需要两台电机同步运行，否则会使两根电动缸的长度不同，导致传动效率降低，严重时甚至会损坏传动机构和负载，所以此类应用采用双轴同步控制的方式。

2、目前常见的做法是用户上位机发送指令给驱动器，驱动器内包含控制电路、主功率放大电路和从功率放电电路，驱动器控制主电机和从电机进行运动，主电机反馈元件采用多圈绝对值编码器，从电机反馈元件采用多圈绝对值编码器，主电机运行带动主减速机，主减速机运行带动主电动缸伸或缩，从电机运行带动从减速机，从减速机运行带动从电动缸伸或缩，实际使用时，主电动缸和从电动缸同步驱动负载进行举升和翻倒动作，负载运行角度闭环使用安装在负载端的绝对值编码器。在安装电机时，需在负载水平零位处安装电机，电机安装前进行零位校正，使两台电机的编码器处于相同的初始绝对位置，再按照位置环同步控制的方式进行双电动缸同步控制。

3、这种方式的缺点在于，电机安装前负载需调整至水平零位，电机安装前需进行零位校正，而且在调试或使用过程中，不可避免会出现维修或维护电机的情况，电机需从负载上拆下后进行维修或更换，这一过程中，电机反馈绝对位置和负载角度对应关系发生了变化，电机在重新安装至负载前，需要对电机进行零位校正，并且需要将负载手动调整至零位处进行安装，这一过程会浪费大量的人力和时间，维修性低。电机采用多圈绝对值编码器作为反馈元件，成本较高，而且多圈绝对值编码器的抗冲击振动能力较差，耐高温能力较弱，影响系统经济型和可靠性。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种能够自动校正位置、安装调试简单、维修性高、成本低、系统可靠性高的双电机同步控制系统及方法。

2、实现本发明能够目的的技术解决方案为：一种基于自动位置校正的双电机同步控制系统，包括驱动器、主电机、主电机旋转变压器、主减速机、主电动缸、从电机、从电机旋转变压器、从减速机、从电动缸、负载、负载编码器和用户上位机；

3、所述用户上位机连接驱动器，所述驱动器连接主电机和从电机，主电机和从电机分别连接主减速机和从减速机，主减速机和从减速机分别连接主电动缸和从电动缸，主电动缸和从电动缸均连接到负载；所述负载编码器安装在负载转轴上；所述主电机旋转变压器安装在主电机上，从电机旋转变压器安装在从电机上。

4、进一步地，所述驱动器包括控制电路、存储单元、主功率放大电路和从功率放大电路；

5、所述控制电路接收用户上位机的指令，以负载编码器的反馈确定负载的角度，以主电机旋转变压器和从电机旋转变压器的反馈，确定主电机和从电机的位置、速度、电角度，进行位置、速度和电流环的闭环控制；所述主功率放大电路用于驱动主电机运行，从功率放大电路用于驱动从电机运行。

6、进一步地，所述存储单元，用于存放负载编码器和电机位置对照表。

7、进一步地，所述主减速机和主电动缸组成主电机的传动机构，由主减速机降低主电机的转速，增大输出端的扭矩，驱动主电动缸做伸或缩运动；

8、所述从减速机和从电动缸组成从电机的传动机构，由从减速机降低从电机的转速，增大输出端的扭矩，驱动从电动缸做伸或缩运动；

9、所述主电动缸和从电动缸共同伸或缩运动，带动负载对应做出举升或翻倒的动作，并在到达用户指令位置后停止动作。

10、一种基于自动位置校正的双电机同步控制方法，包括以下步骤：

11、步骤1、根据用户使用需要，确定负载编码器和电机位置对照表的范围以及所需的精度；

12、步骤2、建立负载编码器和电机位置对照表，存储在驱动器的存储单元中；

13、步骤3、驱动器加电后检测负载编码器角度a，查询a角度在负载编码器和电机位置对照表里的值，将这个值作为主电机、从电机的当前位置a；

14、步骤4、驱动器接收用户指令角度b，将b角度转化为负载编码器和电机位置对照表里的值，作为同步位置控制的目标位置b；

15、步骤5、驱动器根据主电机、从电机的当前位置a和目标位置b，进行双电机位置环同步控制，到达目标位置b后停止。

16、进一步地，步骤1所述的根据用户使用需要，确定负载编码器和电机位置对照表的范围以及所需的精度，具体如下：

17、根据用户实际使用的负载角度c～d，确定建表的范围为f～g，f略小于c，g略大于d，建表的精度根据用户实际使用精度要求e°，每e°/2记录一个位置值。

18、进一步地，步骤2所述的建立负载编码器和电机位置对照表，存储在驱动器的存储单元中，具体如下：

19、将主电机、从电机分别安装至主减速机和从减速机上，安装前不需要进行位置较零，驱动器加电后以主电机、从电机当前位置为0，电机轴每转动一圈对应电机当前位置增加65536，进行位置控制；负载初始角度如大于f，则先使用双轴位置环同步功能，将负载调转至小于f角度的位置，再使用驱动器控制电机同步运行从小于f角度开始举升运行，超过g角度后停止运行，驱动器的控制电路自动记录每e°/2时的主电机位置值，写入驱动器的存储单元中。

20、进一步地，步骤3所述的驱动器加电后检测负载编码器角度a，查询a角度在负载编码器和电机位置对照表里的值，将这个值作为主电机、从电机的当前位置a，具体如下：

21、在使用过程中，驱动器每次上电时，检测负载编码器角度a，将负载编码器和电机位置对照表角度a对应的值a赋值给主电机、从电机，作为主电机、从电机的当前位置a。

22、进一步地，步骤4所述的驱动器接收用户指令角度b，将b角度转化为负载编码器和电机位置对照表里的值，作为同步位置控制的目标位置b；，具体如下：

23、驱动器在接收到用户的角度指令b后，查询b角度在负载编码器和电机位置对照表里的值，作为位置控制的目标位置b。

24、进一步地，步骤5所述的驱动器根据主电机、从电机的当前位置a和目标位置b，进行双电机位置环同步控制，到达目标位置b后停止，具体如下：

25、驱动器使用主电机旋转变压器、从电机旋转变压器的原始反馈值用作速度环、电流环的闭环控制，以主电机、从电机当前位置a用作位置环的闭环控制，同步控制主电机、从电机运行至目标位置b，使负载举升或翻倒至用户指令b角度位置处停止

26、本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)仅需在首次调试时建立负载编码器和电机位置对照表，后续使用时，包括电机维修或维护后重装，不需要重复进行此步骤，节省了调试、维修的人力和时间，提高了驱动系统的维修性；(2)采用旋转变压器作为电机的反馈元件，降低了成本，增强了环境适应性，提高了系统的经济性和可靠性。