CN106992720B - 基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置，根据本发明的方法包括以下步骤：通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。本发明具有以下优点：基于位置同步控制，能够保证主轴和从轴的位置同步及力矩均衡，并且适用于包括但不限于纯刚性连接，纯柔性连接和半刚性连接的机械耦合情况。
Description
技术领域
本发明涉及工业控制技术领域，尤其涉及基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置。
背景技术
现有的大型机械设备通常需要多个电机来耦合同步驱动，这其中包括很多耦合为半刚性连接的机械系统。对于这些机械系统的控制，运行过程中不仅需要主从轴速度基本一致，同时还要求主从轴力矩均衡。然而，传统的控制方法不能很好的兼具以上两点，因此不太适合于这种半刚性耦合机械系统的控制。另外，如果耦合的主从轴之间存在一定的机械传动间隙，也很难避免扭矩振荡。
目前较常见的多轴耦合同步控制通常包括以下两种控制方法。一种是纯速度同步或者位置同步：这种控制方法主从轴速度完全一致，但是主从轴力矩很难保证均衡，尤其是主从两侧机械一致性不是很好的情况下，这种控制方法一般只能用在机械耦合连接较为柔性的场合。第二种是主从控制(取消从轴的速度环，直接把主轴的力矩给定值给到从轴)：这种控制方法能确保主从电机力矩均衡，但是只能适用于机械耦合为纯刚性的场合。
发明内容
有鉴于此，本发明的一个实施例解决的问题之一是保证主从轴力矩均衡，从而适用于多轴耦合同步控制中。
根据本发明的一个方面，提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：
-通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；
-根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；
-基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。
根据本发明的另一个方面，还提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其中，所述装置包括：
运行控制装置，用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；
给定值确定装置，用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；
均衡调节装置，用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。
根据本发明的另一个方面，还提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，包括：主驱动控制单元和从驱动控制单元；
所述主驱动控制单元包括：
主位置控制器，用于对所述主轴实施位置同步控制；
主速度控制器，用于对与所述主轴连接的主电机实施启动、调速或制动控制；
主电流控制器，用于对所述主轴实施位置同步控制；
所述从驱动控制单元包括：
从位置控制器，用于对所述从轴实施位置同步控制；
从速度控制器，用于对所述从轴实施速度控制；
从电流控制器，用于对与所述从轴连接的从电机实施启动、调速或制动控制；
负载分配控制器，用于调整所述主轴与所述从轴之间的力矩均衡。
根据本发明的另一个方面，还提供了驱动装置，包括如本发明上述实施例所述的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置以及主电机和从电机。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：基于位置同步控制，能够保证主轴和从轴的位置同步及力矩均衡，能够适用于包括但不限于纯刚性连接，纯柔性连接和半刚性连接的机械耦合情况。
附图说明
本发明的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。
图1为根据本发明一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的结构示意图。
图2为根据本发明一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法的流程图；
图3为根据本发明一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的通用结构框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
参照图1，图1示意出了根据本发明一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其中，根据图1所示的装置包括：运行控制装置100、给定值确定装置200和均衡调节装置300。
其中，运行控制装置100用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行，即控制主轴和从轴从相同的位置启动，从而保证主轴和从轴的初始位置是相同的；给定值确定装置200用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；均衡调节装置300用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。
可选地，所述均衡调节装置300包括：位置调节装置，用于通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
其中，所述位置调节装置还包括：目标设定值确定装置，用于将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；
实际值确定装置，用于将从轴的力矩给定值作为实际值；
附加位置给定值确定装置，用于将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。
可选地，所述均衡调节装置300还包括：调节执行装置，用于当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
可选地，所述均衡调节装置300还包括：预紧力施加装置，用于在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。
参考图2，图2示意出了根据本发明的一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法的流程图。
根据图2的方法包括由运行控制装置100执行的步骤S101、由给定值确定装置200执行的步骤S201和由均衡调节装置300执行的步骤S301。
在步骤S101，运行控制装置100通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；
在步骤S201中，给定值确定装置200根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；
在步骤S301中，均衡调节装置300基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。
可选地，所述步骤S301包括：所述均衡调节装置300通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
其中，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：
-将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；
-将从轴的力矩给定值作为实际值；
-将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。
可选地，所述步骤S301还包括：
-当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
可选地，所述步骤S301还包括：
-在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。
在本领域目前较常见的多轴耦合同步控制技术中，当采用纯速度同步或者位置同步时，需要保证主从轴速度完全一致，但是主从轴力矩很难保证均衡，很容易出现其中某些电机负载过大从而导致电机过热的情况，同时其它电机却没有充分利用的情况，最严重的情况是主从力矩电机力矩相反，从而使出现作用力相互抵消的情况。当采用主从控制时，虽然能确保主从电机力矩均衡，但由于从轴没有了速度环，所以在从轴机械断开连接的情况下，从轴会出现飞车的现象，另外如果主从轴两侧机械负载有突变或者存在一定的传动间隙，很容易出现扭矩振荡的现象。
参考图3，其示出了按照本发明一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的通用结构框图。在该实施例中，基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置可共用一个驱动控制单元或采用两个单独的驱动控制单元，本实施例中的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置包括主驱动控制单元310和从驱动控制单元320，主驱动控制单元310包括运行控制装置100和给定值确定装置200，从驱动控制单元320包括运行控制装置100、给定值确定装置200和均衡调节装置300。其中，主驱动控制单元310包括主位置控制器311、主速度控制器312和主电流控制器313；从驱动控制单元320包括从位置控制器321、从速度控制器322、从电流控制器323和负载分配控制器324。其中，主位置控制器311和从位置控制器321对应的是运行控制装置100，主速度控制器312和从速度控制器322对应的是给定值确定装置200，负载分配控制器324对应的是均衡调节装置300。可选地，负载分配控制器324可采用比例积分微分调节器。
本实施例提出的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置是基于位置同步，即在主轴上设置有主位置控制器311和主速度控制器312，以及在从轴上设置有从位置控制器321和从速度控制器322，可以分别对主轴和从轴的位置和速度进行控制。
在驱动侧主轴和从轴分别通过主速度控制器312和从速度控制器322进行速度控制，因此即使是在负载脱开的情况下也不会出现飞车的现象。其中，可分别通过主电流控制器313和从电流控制器323控制主电机315和从电机325的启动、调速及制动等动作。在同步运行过程中，通过运行控制装置100在图3中的A点为主轴和从轴分配相同的位置给定值，并通过主位置控制器311和从位置控制器321分别实施位置同步控制。同时通过该位置给定值确定装置比较主轴和从轴的力矩设定值，从而确定主轴和从轴的力矩偏差值。如果该力矩偏差值超过设定的容差范围，就可以通过负载分配控制器324在图3中的B点输出一个可以缩小力矩偏差值的附加位置给定值叠加到从轴上，从而减小主电机315和从电机325之间力矩偏差，实现主轴和从轴之间的力矩均衡。
可选地，力矩均衡的具体实现通过PID(Proportion IntegrationDifferentiation，积分微分调节器)调节器的实时调节来完成。其中，把主电机315的力矩给定值作为PID调节器的目标设定值，从电机325的力矩给定值作为实际值，PID调节器的输出则为从电机325的附加速度给定值。由于调整力矩均衡的附加位置给定值一般都较小，因此运行过程中主轴和从轴的实际位置和速度基本上还是较一致的。
可选地，PID调节器可以设置死区，只有当主轴和从轴的力矩偏差值超过设定的容差值才进行调整，避免调整过于频繁给系统带来的不稳定，同时通过PID参数的调整，可以有效的调整主轴和从轴之间的力矩均衡情况。其中，该容差值需要根据实际机械状况和工艺要求在1％至10％之间进行调整，优选的可采用5％作为该容差值。
另外，为了避免因传动间隙造成的扭矩振荡，可以在从轴侧加一个预紧力来消除这种情况，预紧力的具体数值可根据机械设备的实际情况来确定和调整。
采用本实施例提供的技术方案，不仅能很好的保证主轴和从轴的位置同步一致和力矩均衡，同时还能根据机械耦合连接的实际情况，通过PID调节器进行灵活的调节和匹配，从而能够适用于包括但不限于纯刚性连接，纯柔性连接和半刚性连接的机械耦合情况，同时还能有效的消除机械传动间隙可能带来的力矩振荡。此外，通过在从轴侧施加预紧力，可以较好的消除机械传动环节存在的间隙可能带来的力矩振荡。
根据本发明的方案，通过确定组件的各个事件，进而对组件的运行数据进行标注，表明了数据的上下文，从而能够使得组件的运行数据具有更好的一致性，更容易维护，以及被应用于新环境中。并且，由于数据的标注信息可采用一种通用格式，因此更加适合信息的迁移和系统配置。
图1中的各设备和装置可以采用软件、硬件(例如集成电路、FPGA等)、或软硬件结合的方式实现。
此外，本发明的实施例还提供一种机器可读介质，其上存储有可执行指令，当所述可执行指令被执行时，使得机器执行评估设备所实现的操作。
本领域技术人员应当理解，上面所公开的各个实施例，可以在不偏离发明实质的情况下做出各种变形和改变。因此，本发明的保护范围应当由所附的权利要求书来限定。
Claims (11)
1.基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：
-通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；
-根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；
-基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡，其中，通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：
-当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，通过所述比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：
-将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；
-将从轴的力矩给定值作为实际值；
-将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步还包括：
-在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力。
5.基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其特征在于，所述装置包括：
运行控制装置(100)，用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；
给定值确定装置(200)，用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；
均衡调节装置(300)，用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡，其中，所述均衡调节装置(300)进一步包括：
位置调节装置，用于通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述均衡调节装置(300)进一步包括：
调节执行装置，用于当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。
7.根据权利要求5或6所述的装置，其特征在于，所述位置调节装置进一步包括：
目标设定值确定装置，用于将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；
实际值确定装置，用于将从轴的力矩给定值作为实际值；
附加位置给定值确定装置，用于将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述均衡调节装置(300)进一步包括：
预紧力施加装置，用于在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。
9.基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其特征在于，包括：主驱动控制单元(310)和从驱动控制单元(320)；
所述主驱动控制单元(310)包括：
主位置控制器(311)，用于对一主轴实施位置同步控制；
主速度控制器(312)，用于对与所述主轴连接的主电机(315)实施启动、调速或制动控制；
主电流控制器(313)，用于对所述主轴实施位置同步控制；
所述从驱动控制单元(320)包括：
从位置控制器(321)，用于对一从轴实施位置同步控制；
从速度控制器(322)，用于对所述从轴实施速度控制；
从电流控制器(323)，用于对与所述从轴连接的从电机(325)实施启动、调速或制动控制；
负载分配控制器(324)，用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差调整所述主轴与所述从轴之间的力矩均衡。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述负载分配控制器(324)进一步包括：
预紧力施加装置，用于在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。
11.驱动装置，其特征在于，包括如权利要求9至10任意一项所述的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置以及主电机(315)和从电机(325)。
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|---|---|---|---|---|
| CN109921692A (zh) * | 2019-02-20 | 2019-06-21 | 上海津信变频器有限公司 | 浅海布缆用大吨位电缆盘驱动控制方法 |
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Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202634339U (zh) * | 2012-03-09 | 2012-12-26 | 中国船舶重工集团公司第七一三研究所 | 双电机并联驱动装置 |
| CN104467556A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-03-25 | 济南二机床集团有限公司 | 自动化冲压线冲压设备的同步控制系统和控制方法 |
| CN204330201U (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 南京林业大学 | 基于自供电和无线数据传输的机械密封端面摩擦扭矩测量装置 |
| CN106208865A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-07 | 天津工业大学 | 基于负载观测器的多永磁同步电机虚拟总轴控制方法 |
-
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Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202634339U (zh) * | 2012-03-09 | 2012-12-26 | 中国船舶重工集团公司第七一三研究所 | 双电机并联驱动装置 |
| CN104467556A (zh) * | 2014-12-25 | 2015-03-25 | 济南二机床集团有限公司 | 自动化冲压线冲压设备的同步控制系统和控制方法 |
| CN204330201U (zh) * | 2015-01-15 | 2015-05-13 | 南京林业大学 | 基于自供电和无线数据传输的机械密封端面摩擦扭矩测量装置 |
| CN106208865A (zh) * | 2016-08-10 | 2016-12-07 | 天津工业大学 | 基于负载观测器的多永磁同步电机虚拟总轴控制方法 |
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