CN109495026A - 双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器 - Google Patents

双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器 Download PDF

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CN109495026A CN201811443348.2A CN201811443348A CN109495026A CN 109495026 A CN109495026 A CN 109495026A CN 201811443348 A CN201811443348 A CN 201811443348A CN 109495026 A CN109495026 A CN 109495026A
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    • H02P6/10—Arrangements for controlling torque ripple, e.g. providing reduced torque ripple

Abstract

本发明提供了一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器，所述双驱龙门平台驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：所述第一位置检测单元，用于获取第一运动部件在第一导轨上的第一位置；所述第二位置检测单元，用于获取第二运动部件在第二导轨上的第二位置；所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量。本发明根据横梁两侧的位置偏差生成速度前馈分量，并由两个位置控制器分别根据上述速度前馈分量控制横梁两端移动，补偿了实际应用中的建模误差，实现了高速、高精度龙门双驱控制。

Description

双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器
技术领域
本发明实施例涉及永磁同步电机驱动系统领域，更具体地说，涉及一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器。
背景技术
双驱龙门平台(Dual-Drive Gantry Machine)广泛应用于发光二极管、半导体、平面显示、激光切割和机床加工等精密制造工业领域。
如图1所示，是典型的双驱龙门平台的示意图，该双驱龙门平台包括两条滑轨11、横梁12、滑块13以及加工头或Z轴机构14。上述两条滑轨11以一定间距沿x方向设置，横梁12横跨在滑轨11上，横梁12的两个端部分别具有运动部件以及分别驱动两个运动部件在滑轨11上运行的两台电机，通过上述电机可控制横梁12沿x方向运动。滑块13安装于横梁12的导轨上，一台电机控制滑块13沿y方向运动。加工头或z轴机构14安装于滑块13上。上述电机可采用直线电机直接驱动运行，也可采用旋转电机配合滚珠丝杠或齿轮齿条等结构驱动运行。
由于双驱龙门平台具有大跨度、高刚性、强耦合的结构特性，要实现高精度高速同步控制，对控制装置的解耦能力提出了严苛要求。
对于龙门跨度相对较小、机械对称、刚性和速度要求较低的应用场合，可采用基于位置同步偏差的交叉解耦方式，反复调整龙门轴驱动器的环路增益，达到平稳控制的目的。如果想进一步提高运行速度，可采用主-从控制方式，即主轴控制横梁在y方向的位置，从轴采用位置控制或者转矩控制模式，跟随主轴运行。对于跨度较大，机械存在一定的差异，运行速度和精度要求较高的情况下，需要采用基于模型的交叉解耦和补偿控制方式。
然而，上述基于位置同步偏差的交叉解耦方案，存在解耦能力不强、对机械结构依赖较大、参数调试复杂、且易产生偏摆振动的问题。
对于主-从控制方式，则存在以下问题：无法主动抑制横梁本身的弹性振动模态；无法消除横梁、滑块和负载的运动，对龙门同步运行造成扰动；对机械安装对称性要求较高；在高加减速高速运行时，机械磨损较大。
发明内容
本发明实施例针对上述基于位置同步偏差的交叉解耦方案，存在解耦能力不强、对机械结构依赖较大、参数调试复杂、且易产生偏摆振动的问题，以及主-从控制方式无法主动抑制横梁本身的弹性振动模态、无法消除横梁、滑块和负载的运动、对龙门同步运行造成扰动、对机械安装对称性要求较高、在高加减速高速运行时，机械磨损较大的问题，提供一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器。
本发明实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种双驱龙门平台驱动系统，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，所述驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：
所述第一位置检测单元，用于获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置；
所述第二位置检测单元，用于获取所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；
所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
优选地，所述第一位置检测单元包括第一补偿子单元，所述第二位置检测单元包括第二补偿子单元，其中：
所述第一补偿子单元，用于使用第一补偿值对所述第一位置检测单元检测获得的所述第一运动部件的位置进行补偿，并生成所述第一位置；
所述第二补偿子单元，用于使用第二补偿值对所述第二位置检测单元检测获得的所述第二运动部件的位置进行补偿，并生成所述第二位置。
优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第一位置补偿器和第一差值计算单元，其中：
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；
所述第一位置补偿器，用于使用第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
所述第一差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值与所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入。
优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第二位置补偿器和第二差值计算单元，其中：
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；
所述第二位置补偿器，用于使用第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
所述第二差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值与所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入。
优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第三位置补偿器、第四位置补偿器、第三差值计算单元、第四差值计算单元、第五差值计算单元、第六差值计算单元，所述偏摆振动抑制单元包括第一抑制子单元和第二抑制子单元，所述速度前馈分量包括第一分量和第二分量，且所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压；
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；
所述第三位置补偿器，用于使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
所述第四位置补偿器，用于使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
所述第三差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入；
所述第四差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；
所述第五差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，以及根据所述第九差值和第二位置生成第十差值，并将所述第十差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入；
所述第六差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值与第十差值生成第十二差值；
所述第一抑制子单元，用于根据所述第八差值生成所述第一分量；
所述第二抑制子单元，用于根据所述第十二差值生成所述第二分量。
本发明实施例还提供一种双驱龙门平台驱动方法，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，所述方法包括：
获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；
根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；
所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
优选地，所述获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置，包括：
通过第一位置检测装置检测所述第一运动部件的位置，以及通过第二位置检测装置检测所述第二运动部件的位置；
对所述第一位置检测装置的输出进行补偿获得所述第一位置，以及对所述第二位置检测装置的输出进行补偿获得所述第二位置。
优选地，所述方法还包括：根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；
所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压包括：
通过第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值和所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值输入所述第一位置控制器的位置环。
优选地，所述方法还包括：根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；
所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压包括：
通过第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值和所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值输入所述第二位置控制器的位置环。
优选地，所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压，包括：
根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；
使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿，以及使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入；根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值，以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；
根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，根据所述第九差值与第二位置生成第十差值，并将所述第十差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入；根据所述第二指令位置与所述第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值和第十差值生成第十二差值；
根据所述第八差值生成所述第一分量，以及根据所述第十二差值生成第二分量；
所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
本发明实施例还提供一种双驱龙门平台驱动设备，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例的双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器，根据横梁两侧的位置偏差生成速度前馈分量，并由两个位置控制器分别根据上述速度前馈分量控制横梁两端移动，补偿了实际应用中的建模误差，实现了高速、高精度龙门双驱控制。本发明还针对不同龙门场景应用，采取不同控制策略，实现了控制效果与实施成本的优化。
附图说明
图1是典型的双驱龙门平台的示意图；
图2是本发明第一实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图；
图3是本发明第二实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图；
图4是本发明第三实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图；
图5是本发明第四实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图；
图6是本发明第五实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图；
图7是本发明第六实施例提供的双驱龙门平台驱动方法的示意图；
图8是本发明第六实施例提供的双驱龙门平台驱动方法中获取第一位置和第二位置的示意图；
图9是本发明第七实施例提供的双驱龙门平台驱动方法中生成速度前馈分量的示意图；
图10是本发明实施例提供的双驱龙门平台驱动设备的示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
如图2所示，是本发明第一实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图，该双驱龙门平台驱动系统可应用于双驱龙门平台，并实现双驱龙门平台的高速、高精度控制。上述双驱龙门平台包括第一电机(例如为主轴电机)和第二电机(例如为从轴电机)，其中第一电机用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动，第二电机用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动，且上述第一电机由第一位置控制器21(即运行于位置闭环控制模式的伺服控制器)驱动运行、第二电机由第二位置控制器22(即运行于位置闭环控制模式的伺服控制器)驱动运行。本实施例的双驱龙门平台驱动系统包括第一位置检测单元23、第二位置检测单元24以及偏摆振动抑制单元25。
上述第一位置检测单元23可包括装设在双驱龙门的第一电机上的编码器，其通过采集第一电机的转子旋转角度来获取第一运动部件在第一导轨上的第一位置。当然，在实际应用中，第一位置检测单元23也可直接检测第一运动部件在第一导轨上的移动距离来获取第一位置。
同样地，第二位置检测单元24可包括装设在双驱龙门的第二电机上的编码器，其通过采集第二电机的转子旋转角度来获取第二运动部件在第二导轨上的第二位置。当然，在实际应用中，第二位置检测单元24也可直接检测第二运动部件在第二导轨上的移动距离来获取第二位置。
偏摆振动抑制单元25用于根据上述第一位置和第二位置获取位置同步偏差(即第一位置和第二位置的差值)，然后根据位置同步偏差生成速度前馈分量Vc。在获取上述速度前馈分量Vc时，偏摆振动抑制单元25可基于理想双驱龙门的数学模型，并以位置同步偏差作为输入量，位置同步偏差越大，生成的速度前馈分量Vc的值越大。具体地，上述偏摆振动抑制单元25可集成到上位机(该上位机分别与第一位置控制器21、第二位置控制器22连接)，也可集成到第一位置控制器21或第二位置控制器22。
第一位置控制器21根据上述速度前馈分量Vc调整输出到第一电机的驱动电压，第二位置控制器22根据上述速度前馈分量Vc调整输出到第二电机的驱动电压。上述第一位置控制器21和第二位置控制器22可将速度前馈分量Vc作为指令速度的补偿值，输入到速度环。具体地，第一位置控制单元21将指令发生单元26生成的指令位置X*以及第一位置检测单元23输出的第一位置作为位置环的输入，并将偏摆振动抑制单元25输出的速度前馈分量Vc的相反数，即-Vc作为补偿值，对位置环输出的指令速度进行补偿，生成驱动转矩f1*，并由第一放大器处理后驱动第一电机运行。同样地，第二位置控制单元22将指令发生单元26生成的指令位置X*以及第二位置检测单元24输出的第二位置作为位置环的输入，并直接将偏摆振动抑制单元25输出的速度前馈分量Vc作为补偿值，对位置环输出的指令速度进行补偿，生成驱动转矩f2*，并由第二放大器处理后驱动第二电机运行。
上述双驱龙门平台驱动系统可应用于横梁整体的重心位置G点偏离中心点O不远的机械，并且位置传感器(例如编码器)和传动机械都很理想的环境中。该双驱龙门平台驱动系统根据横梁两侧的位置偏差(即第一位置和第二位置之差)生成速度前馈分量Vc，并由两个位置控制器分别根据上述速度前馈分量控制横梁两端移动，补偿了实际应用中的建模误差，实现了高速、高精度龙门双驱控制。
对于位置传感器或传动机械不理想的情况(比如：直栅尺与导轨不平行，丝杆的螺距不均匀等)下，可通过适当的测试方案导出误差函数g1(·)和g2(·)，再由此求出它们的逆g1 -1(·)和g2 -1(·)，并将误差补偿函数g1 -1(·)和g2 -1(·)置于编码器反馈通道中，再进行正常的反馈控制。据此，如图3所示，是本发明第二实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图。本实施例的双驱龙门平台驱动系统同样包括第一位置检测单元23、第二位置检测单元24以及偏摆振动抑制单元25，且第一位置检测单元23包括第一补偿子单元231，第二位置检测单元24包括第二补偿子单元241。上述第一补偿子单元231可由集成到第一位置检测单元23(例如编码器)的软件构成，也可采用单独的硬件和软件实现；同样地，第二补偿子单元241可由集成到第二位置检测单元24(例如编码器)的软件构成，也可采用单独的硬件和软件实现。
上述第一补偿子单元231用于使用第一补偿值对第一位置检测单元23检测24得的第一运动部件的位置进行补偿，并生成第一位置。第二补偿子单元241则用于使用第二补偿值对第二位置检测单元24检测获得的第二运动部件的位置进行补偿，并生成第二位置。
其中，上述第一补偿值可通过误差补偿函数g1 -1(·)计算获得，第二补偿值则可通过误差补偿函数g2 -1(·)计算获得，且误差函数g1(·)和g2(·)为双驱龙门的机械安装差异，具体可根据学习或者其他方式获取。
除了将误差补偿设置于编码器反馈通道外，也可将误差补偿设置于两轴指令通道中，通过补偿形成新的指令位置，输入到两轴控制器。如图4所示，是本发明第三实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图。本实施例的双驱龙门平台驱动系统除了包括第一位置检测单元23、第二位置检测单元24以及偏摆振动抑制单元25外，还包括指令发生单元26、第一位置补偿器27和第一差值计算单元，上述指令发生单元26、第一位置补偿器27和第一差值计算单元可由集成到上位机的软件构成，上述第一位置补偿器27和第一差值计算单元也可由集成到第一位置控制器21的软件构成。
具体地，指令发生单元26可根据来自上位机或输入设备的操作命令生成指令位置X*(向第一位置控制器21发送的第一指令位置X1*及向第二位置控制器22发送的第二指令位置X2*与X*相同)。第一位置补偿器27通过第三补偿值对上述第一指令位置X1*进行补偿。第一差值计算单元用于根据第一指令位置X1*与经过补偿的第一指令位置X1*生成第一差值，以及根据第一差值与第一位置生成第二差值，并将该第二差值作为第一位置控制器21的位置环的输入。具体地，在第一位置补偿器27中，可令位置补偿函数g12 -1(·)＝g2 -1(·)-g1 -1(·)，并根据该位置补偿函数生成第三补偿值，将其补偿到第一位置控制器21的位置指令通路中，形成新的指令位置。
同样地，也可以将上述第三补偿值取反后补偿到第二位置控制器22位置指令通路。如图5所示，是本发明第四实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图。本实施例的双驱龙门平台驱动系统除了包括第二位置检测单元23、第二位置检测单元24以及偏摆振动抑制单元25外，还包括指令发生单元26、第二位置补偿器28和第二差值计算单元，上述指令发生单元26、第二位置补偿器28和第二差值计算单元可由集成到上位机的软件构成，上述第二位置补偿器28和第二差值计算单元也可由集成到第二位置控制器22的软件构成。
具体地，指令发生单元26可根据来自上位机或输入设备的操作命令生成指令位置X*(向第一位置控制器21发送的第一指令位置X1*及向第二位置控制器22发送的第二指令位置X2*与X*相同)。第二位置补偿器28通过第四补偿值对上述第二指令位置X2*进行补偿。第二差值计算单元用于根据第二指令位置X2*与经过补偿的第二指令位置X2*生成第三差值，以及根据第三差值与第二位置生成第四差值，并将该第四差值作为第二位置控制器22的位置环的输入。具体地，在第二位置补偿器28中，可令位置补偿函数g12 -1(·)＝g1 -1(·)-g2 -1(·)，并根据该位置补偿函数生成第四补偿值，将其补偿到第二位置控制器22的位置指令通路中，形成新的指令位置。
上述第三、第四实施例的双驱龙门平台驱动系统同样可以达到消除光栅尺位置安装差异带来的反馈误差的目的。并且，在指令回路执行补偿，补偿过程不受编码器反馈噪音影响，进一步改善了补偿效果。
如图6所示，是本发明第五实施例提供的双驱龙门平台驱动系统的示意图。本实施例的双驱龙门平台驱动系统除了包括第一位置检测单元23、第二位置检测单元24、偏摆振动抑制单元25、指令发生单元26外，还包括指令发生单元26、第三位置补偿器291、第四位置补偿器292、第三差值计算单元、第四差值计算单元、第五差值计算单元以及第六差值计算单元，且偏摆振动抑制单元25包括第一抑制子单元251和第二抑制子单元252。上述指令发生单元26可集成到上位机；第三位置补偿器291和第一抑制子单元251、第三差值计算单元、第四差值计算单元既可集成到上位机，也可集成到第一位置控制器21；第四位置补偿器292和第二抑制子单元252、第五差值计算单元以及第六差值计算单元既可集成到上位机，也可集成到第二位置控制器22。
在本实施例中，由偏摆振动抑制单元25生成的速度前馈分量Vc包括第一分量Vc1和第二分量Vc2，且第一位置控制器21根据第一分量Vc1体调整输出到第一电机的驱动电压、第二位置控制器22则根据第二分量Vc2调整输出到第二电机的驱动电压。第三差值计算单元、第四差值计算单元
具体地，指令发生单元26可根据来自上位机或输入设备的操作命令生成指令位置X*(向第一位置控制器21发送的第一指令位置X1*及向第二位置控制器22发送的第二指令位置X2*与X*相同)。上述第三位置补偿器291用于使用第五补偿值对第一指令位置X1*进行补偿。第三差值计算单元用于根据第一指令位置X1*与第一位置生成第五差值，并将第五差值作为第一位置控制器21的位置环的输入。第四差值计算单元则用于根据第一指令位置X1*与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据第六差值与第二位置生成第七差值以及根据第七差值和第五差值生成第八差值。第一抑制子单元251用于根据第八差值生成第一分量Vc1。
上述第四位置补偿器292用于使用第六补偿值对第二指令位置X2*进行补偿。第五差值计算单元用于根据第二指令位置X2*与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，根据第九差值与第二位置生成第十差值，并将第十差值作为第二位置控制器22的位置环的输入。第六差值计算单元则用于根据第二指令位置X2*与第一位置生成第十一差值，以及根据第十一差值和第十差值生成第十二差值。第二抑制子单元252则用于根据第十二差值生成第二分量Vc2。上述第一抑制子单元251和第二抑制子单元252可以设置为相同的增益，也可以根据实际应用情况设置为不同增益。
本实施例通过将主轴(即第一电机所在端)跟随偏差与从轴(即第二电机所在端)跟随偏差的差输入偏摆控制器，并在相应指令回路进行补偿，以消除位置反馈误差对偏摆控制器的影响，进一步提升了偏摆控制效果。
如图7所示，是本发明第五实施例提供的双驱龙门平台驱动方法的示意图，上述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机(例如为主轴电机)、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机(例如为从轴电机)，且第一电机由第一位置控制器(即运行于位置闭环控制模式的伺服控制器)驱动运行、第二电机由第二位置控制器(即运行于位置闭环控制模式的伺服控制器)驱动运行。本实施例的方法包括：
步骤S71：获取第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置。具体地，上述第一位置和第二位置可通过分别安装在第一电机和第二电机的编码器获取，也可通过其他位置检测装置获取。
步骤S72：根据第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据位置同步偏差生成速度前馈分量。在获取上述速度前馈分量Vc时，可基于理想双驱龙门的数学模型，并以位置同步偏差作为输入量，位置同步偏差越大，生成的速度前馈分量的值越大。
步骤S73：第一位置控制器根据速度前馈分量调整输出到第一电机的驱动电压，第二位置控制器根据速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
上述第一位置控制器和第二位置控制器可将速度前馈分量作为指令速度的补偿值，输入到速度环。具体地，第一位置控制单元将上述速度前馈分量的相反数作为补偿值，叠加到第一电机的速度指令，以对位置环输出的指令速度进行补偿；第二位置控制单元则直接将速度前馈分量作为补偿值，叠加到第二电机的速度指令，以对位置环输出的指令速度进行补偿。
为将上述双驱龙门平台驱动方法应用于位置传感器或传动机械不理想的情况场景(比如：直栅尺与导轨不平行，丝杆的螺距不均匀等)，如图8所示，在本发明第六实施例提供的双驱龙门平台驱动方法中，可对反馈位置进行补偿，即上述图7中的步骤S71具体可通过以下方式实现；
步骤S711：通过第一位置检测装置检测第一运动部件的位置，以及通过第二位置检测装置检测第二运动部件的位置；
步骤S712：使用第一补偿值对第一位置检测装置的输出进行补偿获得第一位置，以及使用第二位置补偿值对第二位置检测装置的输出进行补偿获得所述第二位置。上述第一补偿值可通过误差补偿函数g1 -1(·)计算获得，第二补偿值则可通过误差补偿函数g2 -1(·)计算获得，其中误差函数g1(·)和g2(·)为双驱龙门的机械安装差异，具体可根据学习或者其他方式获取。
除了将误差补偿设置于编码器反馈通道外，也可将误差补偿置于两轴指令通道中，通过补偿形成新的指令位置，输入到两轴控制器。具体地，在根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置后，可先通过第三补偿值对第一指令位置进行补偿，并根据第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据第一差值与第一位置生成第二差值，并将第二差值输入第一位置控制器的位置环。
类似地，还可在根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置后，通过第四补偿值对第二指令位置进行补偿，并根据第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据第三差值与第二位置生成第四差值，并将第四差值输入第二位置控制器的位置环。
通过在指令回路执行补偿，补偿过程不受编码器反馈噪音影响，进一步改善了补偿效果。
上述速度前馈分量包括第一分量和第二分量，且第一位置控制器根据第一分量调整输出到第一电机的驱动电压、第二位置控制器根据第二分量调整输出到第二电机的驱动电压。相应地，如图9所示，是本发明第八实施例提供的双驱龙门平台驱动方法中生成速度前馈分量的示意图；在获取速度前馈分量时，具体可包括：
步骤S721：根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；
步骤S722：通过第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿，以及使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿。
步骤S723：根据第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将第五差值作为第一位置控制器的位置环的输入；根据第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据第六差值与第二位置生成第七差值，以及根据第七差值和第五差值生成第八差值。
步骤S724：根据第八差值生成第一分量。
步骤S725：根据第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，根据第九差值与第二位置生成第十差值，并将第十差值作为第二位置控制器的位置环的输入；根据第二指令位置与第一位置生成第十一差值以及根据第十一差值和第十差值生成第十二差值。
步骤S726：根据第十二差值生成第二分量。
上述步骤S723-S724可与步骤S725-S726同步执行，也可按S723、S724、S725、S726的顺序执行，或者按S725、S726、S723、S724的顺序执行。
如图10所示，本发明实施例还提供一种双驱龙门平台驱动设备，该双驱龙门平台驱动设备可集成到上位机，并与主轴控制器和从轴控制器一起实现双驱龙门平台驱动控制。该双驱龙门平台驱动设备包括存储器101和处理器102，存储器101中存储有可在处理器102中运行的计算机程序，处理器102运行上述计算机程序实现如上所述的双驱龙门平台驱动方法的步骤。本实施例中的双驱龙门平台驱动设备与上述双驱龙门平台驱动方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本设备实施例中均对应适用，这里不再赘述。
本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，该存储介质上存储有计算机程序，且所述计算机程序被处理器执行时，实现如上所述方法的步骤。本发明实施例的存储介质与上述双驱龙门平台驱动方法属于同一构思，其具体实现过程详细见对应的方法实施例，且方法实施例中的技术特征在本实施例中均对应适用，这里不再赘述。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种双驱龙门平台驱动系统，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，其特征在于，所述驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：
所述第一位置检测单元，用于获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置；
所述第二位置检测单元，用于获取所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；
所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
2.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述第一位置检测单元包括第一补偿子单元，所述第二位置检测单元包括第二补偿子单元，其中：
所述第一补偿子单元，用于使用第一补偿值对所述第一位置检测单元检测获得的所述第一运动部件的位置进行补偿，并生成所述第一位置；
所述第二补偿子单元，用于使用第二补偿值对所述第二位置检测单元检测获得的所述第二运动部件的位置进行补偿，并生成所述第二位置。
3.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第一位置补偿器和第一差值计算单元，其中：
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；
所述第一位置补偿器，用于使用第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
所述第一差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值与所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入。
4.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第二位置补偿器和第二差值计算单元，其中：
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；
所述第二位置补偿器，用于使用第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
所述第二差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值与所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入。
5.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第三位置补偿器、第四位置补偿器、第三差值计算单元、第四差值计算单元、第五差值计算单元、第六差值计算单元，所述偏摆振动抑制单元包括第一抑制子单元和第二抑制子单元，所述速度前馈分量包括第一分量和第二分量，且所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压；
所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；
所述第三位置补偿器，用于使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
所述第四位置补偿器，用于使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
所述第三差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入；
所述第四差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；
所述第五差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，以及根据所述第九差值和第二位置生成第十差值，并将所述第十差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入；
所述第六差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值与第十差值生成第十二差值；
所述第一抑制子单元，用于根据所述第八差值生成所述第一分量；
所述第二抑制子单元，用于根据所述第十二差值生成所述第二分量。
6.一种双驱龙门平台驱动方法，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，其特征在于，所述方法包括：
获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；
根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；
所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
7.根据权利要求6所述的双驱龙门平台驱动方法，其特征在于，所述获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置，包括：
通过第一位置检测装置检测所述第一运动部件的位置，以及通过第二位置检测装置检测所述第二运动部件的位置；
对所述第一位置检测装置的输出进行补偿获得所述第一位置，以及对所述第二位置检测装置的输出进行补偿获得所述第二位置。
8.根据权利要求6所述的双驱龙门平台驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；
所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压包括：
通过第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；
根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值和所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值输入所述第一位置控制器的位置环。
9.根据权利要求6所述的双驱龙门平台驱动方法，其特征在于，所述方法还包括：根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；
所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压包括：
通过第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值和所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值输入所述第二位置控制器的位置环。
10.根据权利要求6所述的双驱龙门平台驱动方法，其特征在于，所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压，包括：
根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；
使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿，以及使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；
根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值输入所述第一位置控制器的位置环；根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值，以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；
根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，根据所述第九差值与第二位置生成第十差值，并将所述第十差值输入所述第二位置控制器的位置环；根据所述第二指令位置与所述第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值和第十差值生成第十二差值；
根据所述第八差值生成所述第一分量，以及根据所述第十二差值生成第二分量；
所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。
11.一种双驱龙门平台驱动设备，其特征在于，包括存储器和处理器，所述存储器中存储有可在所述处理器执行的计算机程序，且所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求6-10中任一项所述方法的步骤。
12.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时，实现如权利要求6至10中任一项所述方法的步骤。
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