CN109565252B

CN109565252B - 用于运行包括高层计算机和驱动器的系统的方法及系统

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Publication number: CN109565252B
Application number: CN201780050439.7A
Authority: CN
Inventors: R·普法夫; R·布雷彻特; N·雷纳彻
Original assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Current assignee: SEW Eurodrive GmbH and Co KG
Priority date: 2016-08-22
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2022-11-25
Anticipated expiration: 2037-07-12
Also published as: AU2017317293B2; EP3501093B1; CN109565252A; WO2018036660A1; CA3034515A1; BR112018076902A2; PL3501093T3; AU2017317293C1; BR112018076902B1; DE102017006629A1; DK3501093T3; AU2017317293A1; US20190199249A1; EP3501093A1; DE102017006629A8; US10797621B2; ES2857585T3

Abstract

用于运行包括彼此机械地联接的驱动器和借助数据总线与驱动器连接的高层计算机的系统的方法及系统。在每个驱动器中确定转矩实际值且特别是借助数据总线将其传输给高层计算机。高层计算机对于每个驱动器确定被分配给该驱动器的转矩设定值，高层计算机具有调节器。每个驱动器特别是以唯一的方式与调节器之一配对，分配给驱动器的调节器通过确定作为调节值被分配给驱动器的速度设定值——其特别是借助数据总线传送给驱动器——而将驱动器的转矩实际值向驱动器的转矩设定值调节。每个驱动器具有调节器，向其提供驱动器的电机的在驱动器中确定的速度实际值，该调节器通过驱动器的电机电压或电流而将该速度实际值向由高层计算机传送的速度设定值调节。

Description

用于运行包括高层计算机和驱动器的系统的方法及系统

技术领域

本发明涉及一种用于运行包括高层计算机和彼此机械地联接、特别是以无滑移方式联接的多个驱动器的系统的方法及系统。

背景技术

一般已知的是，多轴驱动器具有多个驱动器。驱动器在此理解为转换器馈电的电机，其速度、亦即转速可借助于转换器调节。为此驱动器各自具有转速检测装置，亦即用于检测由驱动器驱动的轴的转速的检测装置。

由文献DE 10 2013 002 782 A1已知一种轴驱动器，其包括用于减小机械间隙的装置。

发明内容

因此本发明的任务在于，共同运行多轴驱动器的驱动器，特别是在该过程中可实现简单的通信。

本发明在方法方面的重要特征在于，该方法设置用于运行如下系统：该系统具有驱动器和更高层级/级别的计算机(本文统称为“高层计算机”)，所述驱动器彼此机械地联接，特别是以无滑移方式联接，其中，该计算机借助于数据总线与驱动器连接，

其中在每个驱动器中确定相应的变量实际值、亦即相应驱动器的物理变量的实际值，该实际值特别是借助于数据总线传输给高层计算机，

其中高层计算机对于每个驱动器确定配置给/分配给该相应的驱动器的变量设定值、亦即相应驱动器的物理变量的设定值，

其中高层计算机具有(多个)调节器，其中给每个驱动器特别是以一对一的方式分配所述调节器中的一者，

其中被分配给相应驱动器的调节器将相应驱动器的变量实际值向相应驱动器的变量设定值调节，其方法是调节器确定作为调节值被分配给相应驱动器的速度设定值并且该速度设定值特别是借助于数据总线传送给相应驱动器，

其中相应的驱动器具有相应的调节器，给该调节器提供驱动器的电机的相应的在驱动器中确定的速度实际值，且该调节器调节相应的驱动器的电机的电机电压或电机电流，从而将该相应的速度实际值向由高层计算机传送的相应的速度设定值调节。

在此有利的是，每个驱动器具有通过驱动器的由转换器馈电的电机驱动的轴，根据高层计算机的标准调节该驱动器的速度，其中该速度标准由高层计算机如此确定，使得将驱动器的转矩向期望的设定值调节。该期望的设定值又被确定为是驱动器的转矩的实际值的函数。

此外有利的是，以特别是不同于主从式调节方式的类似方式运行驱动器，其中以不同于从机的方式运行主机。此外在按照本发明的方法中对于所有驱动器需要相同的数据传输率。没有任何驱动器需要比另外的驱动器更大或更小的数据传输率。

由此可共同运行多轴驱动器的多个驱动器，其中可实现简单的通信。

在一个有利设计方案中，代替该变量使用另一变量，

亦即，特别是如此发生切换，使得代替相应的驱动器的所述物理变量的实际值而使用相应驱动器的另一物理变量的实际值，以及代替相应的驱动器的所述物理变量的设定值而使用相应驱动器的另一物理变量的设定值。在此有利的是，可实现改善的调节。根据相应的应用因此可应用如下调节方法，该调节方法具有改善的调节品质。

在一个有利的设计方案中，由该变量的使用切换到另一变量的使用，

亦即，特别是通过切换实现如下效果：代替相应的驱动器的所述物理变量的实际值而使用相应驱动器的另一物理变量的实际值，且代替相应的驱动器的所述物理变量的设定值而使用相应驱动器的另一物理变量的设定值。在此有利的是，对于各自设定的使用场景、亦即应用可采用最佳的方法。

在一个有利设计方案中，相应的变量是相应的驱动器的相应位置或相应转矩。在此有利的是，在两个不同的调节方法之间可选择更好的那一个，亦即对于相应的应用如机器或设备更好的那一个。

在一个有利设计方案中，驱动器的调节器和/或高层计算机的调节器各自是线性调节器，特别是具有PI调节器。在此有利的是，能实现简单的实现方案。

在一个有利的设计方案中，相应的驱动器具有由驱动器的相应的转换器馈电的电机，

其中相应的转换器设定相应的电机电压。在此有利的是，电机的转速可借助于驱动器的转换器进行调节。为此，转换器设定电机电压，其中确定驱动器的转矩实际值。该转矩实际值被传输给高层计算机，且在彼处通过相应地设定用于相应驱动器的速度设定值而被调节向所关联的转矩设定值。

在一个有利的设计方案中，由驱动器驱动的轴特别是借助于齿轮彼此形锁合地联接、或者特别是借助于摩擦连接而力锁合地联接。在此有利的是，不会形成扭转力，因为当驱动器中的一者可能“运转超过”驱动器中的另一者时，其转矩增大且由此高层计算机将相应地下调速度设定值标准。

在一个有利的设计方案中，在系统中不执行主从式调节。在此有利的是，不需要驱动器彼此之间的横向通信。

在用于运行包括驱动器和高层计算机的系统的方法中，其重要特征在于，每个驱动器具有由转换器馈电的电机，其中相应的驱动器具有用于检测速度、特别是电机的转子的相应的转速的装置，

相应的转换器具有相应的调节器，所述调节器通过适当地设定相应的电机的电机电压而将相应的速度实际值向相应的速度设定值调节，

在驱动器中确定相应的转矩实际值且借助于数据总线将所述转矩实际值传输给高层计算机，

高层计算机的调节器通过将相应的转矩实际值向相应的转矩设定值调节而确定作为调节值的相应的速度设定值，

将相应的转矩设定值确定为转矩实际值的函数，并且，特别是

-其中相应的转矩设定值相当于所有转矩实际值的平均值，或者

-其中相应的转矩设定值占所有转矩实际值的总和的一定份额。

在此有利的是，在高层计算机与相应的驱动器之间的数据传输速率具有均一/一致的分布特性。此外，不需要各驱动器之间的横向通信。由此可实现特别简单的实现方案。

用于实施上述方法的系统的重要特征在于，不执行或不能够执行主从式调节。在此有利的是，所有驱动器均是平等的，特别是在执行调节所需的数据传输速率以及它们在整个数据流中各自所占的份额方面。

还特别有利的是，与主从式调节方式不同，在根据本发明的转换器内不发生交叉/横向通信；取而代之的是，所有转换器都由更高层别的调节装置以相同的方式调节，这导致了均匀的数据传输速率，特别是均匀分布的数据传输速率。

在一个有利的实施例中，高层计算机具有切换装置，特别是用于在第一物理变量和另一物理变量的使用之间切换，特别是在调节方法中。这具有的优点是，特别是在正在进行的操作期间，可以在两种不同的物理变量(例如转矩和位置)的使用之间进行切换。

另外的优点由从属权利要求产生。本发明不限于权利要求的特征组合。对于本领域内技术人员来说，权利要求和/或各个权利要求特征和/或说明书和/或附图的特征的另外的有意义的组合可能特别是由任务提出和/或通过与现有技术比较提出的任务产生。

附图说明

图1示意地示出了按照本发明的第一实施例包括高层计算机和驱动器的系统的示意图。

图2示意地示出了按照本发明的第二实施例高层计算机和驱动器的系统的示意图。

具体实施方式

现在根据附图进一步阐明本发明：

在图1中示意地描述按照本发明的实施例。

在此设有两个机械地联接的驱动器(2、3)。

第一驱动器2具有转换器馈电的电机，其驱动第一齿轮4，第一齿轮4的齿部直接或经由齿轮传动机构与从动侧的太阳轮5、特别是中心齿轮的齿部啮合。

太阳轮5的齿部又直接或经由齿轮传动机构与第二齿轮6的齿部啮合，第二齿轮6由第二驱动器3的转换器馈电的电机驱动。

每个转换器均具有调节单元。

在此第一驱动器2的调节单元通过适当设定一调节值、特别是用于第一驱动器2的电机的电机电压而将速度实际值V1_IST向速度设定值V1_Soll调节。此外，由第一驱动器2的调节单元确定转矩实际值M1_IST且经由数据总线将该转矩实际值M1_IST传输给高层计算机1，亦即中央控制器。同样将速度实际值V1_IST传输给中央控制器。由中央控制器预先确定速度设定值V1_Soll并将该速度设定值V1_Soll经由数据总线传送给第一驱动器。

同样地，第二驱动器3的调节单元通过适当设定一调节值、特别是用于第二驱动器3的电机的电机电压而将速度实际值V2_IST向速度设定值V2_Soll调节。此外，由第一驱动器2的调节单元确定转矩实际值M1_IST且经由数据总线将其传输给高层计算机1，亦即中央控制器。同样将速度实际值V1_IST传输给中央控制器。由中央控制器预先确定速度设定值V1_Soll并将其经由数据总线传送给第一驱动器。

高层计算机1具有分配给相应的驱动器(2、3)的(多个)调节器。

这些调节器中的第一调节器通过将速度设定值V1_Soll设定为调节值而将第一驱动器M1_IST的转矩实际值M1_IST向转矩设定值M1_Soll调节。

这些调节器中的第二调节器通过将速度设定值V2_Soll设定为调节值而将第二驱动器M2_IST的转矩实际值M2_IST向转矩设定值M2_Soll调节。

中央计算机例如将转矩设定值(M1_Soll、M2_Soll)确定为转矩实际值(M1_IST、M2_IST)的函数。

在一个实施例中目标是实现平均分配，亦即适用于：

M1_Soll＝(M1_IST+M2_IST)/2

M2_Soll＝(M1_IST+M2_IST)/2

在另外的实施例中，驱动器的转矩设定值以其他函数确定，例如

M1_Soll＝a＊M1_IST+b＊M2_IST

M2_Soll＝c＊M1_IST+d＊M2_IST

其中a、b、c、d是比例因子，特别是各自是位于0与1之间的有理数。

备选地也可在不同情况下采用通用函数：

M1_Soll＝f1(M1_IST，M2_IST)

M2_Soll＝f2(M1_IST，M2_IST)

其中f1和f2是不同情况下的相应的函数。

在另一按照本发明的实施例中，代替驱动器的形锁合联接设有驱动器的力锁合或其他机械联接。

此外也可以应用更大量的驱动器，其中调节装置级联地执行调节。在此那么在高层计算机1中按照如下公式确定分配给相应的驱动器的转矩设定值：

M1_Soll＝f1(M1_Ist，M2_Ist，...Mi_Ist，...，MN_Ist)

M2_Soll＝f2(M1_Ist，M2_Ist，...Mi_Ist，...，MN_Ist)

…

Mi_Soll＝fi(M1_Ist，M2_Ist，...Mi_Ist，...，MN_Ist)

…

MN_Soll＝fN(M1_Ist，M2_Ist，...Mi_Ist，...，MN_Ist)

其中驱动器以运行变量i编号，编号由1变化至N。

借助于高层计算机1的相应调节器，由相应驱动器的相应转矩设定值标准和相应的转矩实际值确定相应的速度设定值，该速度设定值被传输给相应的驱动器，该驱动器的调节器将其相应的速度实际值向由高层计算机1传输的速度设定值调节。

在另一按照本发明的实施例中，代替在图1中所示的变量“转矩”使用另一物理变量，例如相应驱动器的“位置”、特别是亦即地点。

为此每个驱动器具有位置检测传感器。在转动的电机的情况下，在此常规的角度传感器各自安装或安置在驱动器的电机中或上。所检测的角度值是位置的实际值。

如图2所示，由第一驱动器2将其当前检测的位置值X1_IST传输给高层计算机1且提供给在彼处的调节器，该调节器确定用于第一驱动器的速度设定值V1_Soll。

同样，由第二驱动器3将其当前检测的位置值X2_IST传输给高层计算机1且提供给在彼处的调节器，该调节器确定用于第二驱动器的速度设定值V2_Soll。

在此用于第一调节器的设定值X1_Soll被确定为两个位置值X1_IST和X2_IST的函数。相应地，用于第二调节器的设定值X2_Soll被确定为两个驱动器(2、3)的位置值X1_IST和X2_IST的函数。在此相应的公式可采用如上文中所述的用于转矩的公式。

此外又可类似地实现应用到多个驱动器上。

在另一实施例中，在高层的控制器中存在用于在根据图1的实施方案与根据图2的实施方案之间切换的机构。

由此那么可选择地在高层计算机1中可实现高层的位置调节或高层的转矩调节。换而言之，切换引起如下效果：代替由驱动器(2、3)提供给高层计算机1的转矩实际值，在高层调节中考虑地点实际值、亦即位置实际值，或反之亦然。但是，无论如何高层的调节确定用于驱动器(2、3)的速度设定值标准。

特别有利的是，在连续运行中实现两个调节方法之间的切换。

附图标记列表：

1 高层计算机

2 第一驱动器

3 第二驱动器

4 第一齿轮

5 太阳轮

6 第二齿轮

M1_Soll 用于第一驱动器的转矩设定值

M2_Soll 用于第二驱动器的转矩设定值

V1_Soll 用于第一驱动器的速度设定值

V2_Soll 用于第二驱动器的速度设定值

M1_IST 用于第一驱动器的转矩实际值

M2_Ist 用于第二驱动器的转矩实际值

V1_IST 用于第一驱动器的速度实际值

V2_IST 用于第二驱动器的速度实际值

Claims

1.用于运行包括驱动器和高层计算机的系统的方法，所述驱动器彼此机械地联接，所述高层计算机借助于数据总线连接至驱动器，

其中，在每个驱动器中确定相应的变量实际值、亦即相应驱动器的物理变量的实际值，并且借助于数据总线将所述变量实际值传输给所述高层计算机，

其中，所述高层计算机对于每个驱动器确定分配给相应的驱动器的变量设定值、亦即相应驱动器的物理变量的设定值，其中，相应的变量设定值被确定为所有驱动器的相应的变量实际值的函数，

其中，所述高层计算机具有调节器，其中给每个驱动器以一对一的方式分配所述调节器中的一者，

其中，被分配给相应驱动器的调节器根据所述变量设定值和变量实际值确定作为调节值被分配给相应驱动器的速度设定值，并且将该速度设定值借助于数据总线传送给相应驱动器，从而将相应驱动器的变量实际值向相应驱动器的变量设定值调节，

其中，相应的驱动器具有相应的调节器，在驱动器中确定的、驱动器的电机的速度实际值被提供给驱动器中的调节器，并且所述驱动器中的调节器通过调节相应的驱动器的电机的电机电压或电机电流而将相应的速度实际值向由高层计算机传送的相应的速度设定值调节。

2.根据权利要求1所述的方法，

其特征在于，

使得代替相应的驱动器的所述物理变量的实际值而应用相应驱动器的另一物理变量的实际值，以及代替相应的驱动器的所述物理变量的设定值而应用相应驱动器的另一物理变量的设定值，

或

将相应的驱动器的所述物理变量的实际值切换到使用相应驱动器的另一物理变量的实际值，以及将相应的驱动器的所述物理变量的设定值切换到使用相应驱动器的另一物理变量的设定值。

3.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

相应的变量实际值和变量设定值是相应的驱动器的相应位置或相应转矩。

4.根据权利要求中的1或2所述的方法，

其特征在于，

驱动器的调节器和/或高层计算机的调节器分别是线性调节器。

5.根据权利要求1或2所述的方法，

其特征在于，

相应的驱动器具有由驱动器的相应转换器馈电的电机，

相应的转换器设定相应的电机电压。

6.根据权利要求中的1或2所述的方法，

其特征在于，

由驱动器驱动的轴借助于齿轮相互形锁合联接或者借助于摩擦连接而力锁合联接。

7.根据权利要求中的1或2所述的方法，

其特征在于，

在所述系统中不执行主从式调节。

8.根据权利要求中的1或2所述的方法，

其特征在于，

所述系统具有多于两个的驱动器。

9.用于运行包括驱动器和高层计算机的系统的方法，所述驱动器彼此机械地联接，

其中，每个驱动器具有由转换器馈电的电机，相应的驱动器具有用于检测电机的转子的转速的装置，

其中，相应的转换器具有相应的调节器，所述调节器通过相应地设定相应的电机的电机电压而将相应的速度实际值向相应的速度设定值调节，

其中，在驱动器中确定相应的变量实际值且借助于数据总线将所述变量实际值传输给高层计算机，

其中，高层计算机的调节器通过将相应的变量实际值向相应的变量设定值调节而确定作为调节值的相应的速度设定值，其中，相应的变量设定值被确定为所有驱动器的相应的变量实际值的函数。

10.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，所述相应的变量设定值被确定为包括所有驱动器的相应的变量实际值的函数包括：根据变量实际值来确定相应的变量设定值，

-其中相应的变量设定值相当于所有驱动器的变量实际值的平均值，或者

-其中相应的变量设定值相当于所有驱动器的变量实际值与相应比例因子的乘积的和。

11.根据权利要求9所述的方法，

其特征在于，

代替所述变量实际值使用相应驱动器的另一变量实际值，以及代替所述变量设定值使用相应驱动器的另一变量设定值，

或

将所述变量实际值使切换至使用相应驱动器的另一变量实际值，以及将所述变量设定值切换至使用相应驱动器的另一变量设定值。

12.根据权利要求9或10所述的方法，

其特征在于，

13.一种用于实施根据权利要求1至12中的任一项所述的方法的系统，

其特征在于，

所述系统不执行主从式调节。

14.根据权利要求13所述的系统，

其特征在于，

所述高层计算机具有切换机构，用于在调节方法中实现变量之间的切换。