CN110311594A - 双电机同步控制方法、系统及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开了一种双电机同步控制方法、系统及计算机可读存储介质，涉及工业控制技术领域，其通过采用位置预测同步和转矩同步控制相结合的控制算法实现双电机同步控制，从而可以避免数据传输延迟造成的两个电机位置偏差的问题，且可以在位置同步过程中保证两个电机的力矩均衡，避免出现机械设备受力不均的问题；此外，相对于现有通过分频实现双电机位置同步控制的方式，其无需增加高速IO或硬件电路，且不会受外部干扰；相对于现有通过高性能PLC实现双电机位置同步控制的方式，其无需采用高性能PLC，降低了同步控制系统的成本和复杂度，且不会影响与双电机同步控制系统通信的简易PLC的控制性能。

Description

双电机同步控制方法、系统及计算机可读存储介质

技术领域

本发明实施例涉及工业控制技术领域，特别涉及一种双电机同步控制方法、系统及计算机可读存储介质。

背景技术

在工业控制领域，大型机械设备一般采用龙门同步结构，需要多个电机来耦合驱动，机械设备在运行过程中多个电机不仅需要保持位置同步，同时还要求多个电机轴的力矩偏差不能太大，因为位置偏差过大会对机械结构造成较大形变，而力矩偏差过大会引起电机轴受力不均，从而影响机械设备的寿命。一般而言，若机械设备在安装上保证精度要求，同时机械传动间隙不大，这样只要多个电机的位置保持同步就能保证多个电机轴的力矩同步，因此位置同步控制就可以满足一般工业同步控制的要求，所以现有的双电机同步控制技术一般基于位置同步控制系统实现。

对于现有的双电机同步控制技术所采用的位置同步控制系统，其同步控制方法包括以下两种：

一种是，将主/从轴电机的位置信息通过分频输出发送给从/主轴电机，从/主轴电机根据对方轴的位置信息做位置同步控制。这种利用分频输出进行位置同步控制的方式虽然简单，但是需要增加相应的高速输入/输出(Input/Output,IO)口或者硬件电路实现分频输出功能，且位置分频输出信号易受外部干扰，从而造成位置同步存在偏差或者异常；另外，这种同步控制方式存在主从轴数据传输延迟的问题，其同步控制时采用的两轴的位置数据不是同一时刻的，导致主从轴电机实际的位置未同步，存在一定角度的偏差，从而影响机器的实际加工效果；

另一种是，通过总线将可编程逻辑控制器(Programmable Logic Controller，PLC)和主、从轴电机的驱动器连接起来，利用PLC采集主、从轴电机的位置信息，再做位置同步位置。这种位置同步控制方法需要采用高性能的PLC，导致整个控制系统的成本和复杂度提高，且PLC进行位置规划、速度规划和位置同步功能会造成PLC的中央处理器(CentralProcessing Unit，CPU)负担过重，导致控制性能下降。

此外，对于上述两种位置同步控制方式还存在有当主从轴电机安装精度不满足要求或机械设备长时间运行造成主从电机两侧的一致性较差，如果仅采用位置同步控制可能会造成主从轴电机力矩偏差过大，影响机械设备的寿命。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种双电机同步控制方法、装置及存储介质，以解决现有的双电机同步控制技术存在的需要增加相应的高速IO或者硬件电路实现分频功能，且位置分频输出信号易受外部干扰，易造成位置同步存偏差、同步控制时采用的两轴位置数据不是同一时刻的，造成主从轴电机实际位置未同步，存在一定角度偏差、需要增加高性能的PLC，导致控制系统的成本和复杂度提高，控制性能下降以及可能会出现主从轴电机力矩偏差过大，影响机械设备的寿命的问题。

本发明实施例解决上述技术问题所采用的技术方案如下：

根据本发明实施例的一个方面，提供一种双电机同步控制方法，该方法应用于双电机同步控制系统，所述双电机同步控制系统包括用于驱动所述第一轴电机的第一轴电机驱动器、用于驱动第二轴电机的第二轴电机驱动器，所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器通信连接，所述双电机同步控制方法包括采用所述第二轴电机驱动器执行以下步骤：

在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩；

根据所述第一轴电机的当前位置、速度以及预先训练得到的所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟预测所述第一轴电机的当前实际位置；

根据所述第一轴电机的当前实际位置、所述第二轴电机的当前位置以及预先获取的所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差初始值计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差；

根据所述第一轴电机的当前转矩和所述第二轴电机的当前转矩计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的转矩偏差；

根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值；

根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机跟随所述第一轴电机的位置和转矩。

在上述技术方案的基础上，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩之前还包括：

预先训练得到所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟，包括：

向所述第一轴电机驱动器发送数据标志位，并记录发送所述数据标志位的时刻T1；所述数据标志位，用于触发所述第一轴电机驱动器接收所述数据标志位并记录接收到所述数据标志位的时间T2，以及将所述数据标志位返回至所述第二轴电机驱动器并记录发送所述数据标志位的时间T3；

接收所述第一轴电机驱动器返回的所述数据标志位，并记录接收到所述数据标志位的时间T4，按照公式((T4-T1)-(T3-T2))/2计算得到本次测试得到的数据传输延迟；

循环执行上述步骤预设次数，获得多次测试得到的数据传输延迟，计算所述多次测试得到的数据传输延迟的平均值，将所述平均值作为所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟。

在上述技术方案的基础上，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩之前还包括：

获取所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差初始值，包括：

获取双电机的回原模式；

若回原模式以当前位置为原点时，则采用第一轴电机的当前位置反馈减去第二轴电机的当前位置反馈得到所述位置偏差初始值；

若回原模式以机械极限位置为原点时，则采用第一轴电机和第二轴电机均处于机械极限位置时第一轴电机的位置反馈减去第二轴电机的位置反馈得到所述位置偏差初始值。

在上述技术方案的基础上，所述根据所述第一轴电机的当前转矩和所述第二轴电机的当前转矩计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的转矩偏差之后还包括：

判断所述转矩偏差是否超过第一预设转矩阈值；

若超过所述第一预设转矩阈值，则进入所述根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值的步骤；

若未超过所述第一预设转矩阈值，则忽略所述转矩偏差。

在上述技术方案的基础上，所述根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机跟随所述第一轴电机的位置和转矩之后还包括：

若检测到所述转矩偏差小于第二预设转矩阈值，则退出转矩偏差调节，使所述位置偏差修正值维持上一时刻的值；所述退出转矩偏差调节，是指不再执行根据转矩偏差计算位置偏差修正值的步骤，持续使用上一时刻的位置偏差修正值进行转矩偏差补偿；

其中，所述第一预设转矩阈值仅用于触发启动转矩偏差调节，在转矩偏差调节启动后，由所述第二预设转矩阈值决定是否退出转矩偏差调节。

在上述技术方案的基础上，所述根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值之后还包括：

对所述位置偏差修正值进行限幅处理，当所述位置偏差修正值超过预设角度限幅阈值时，将所述位置偏差修正值替换为所述预设角度限幅阈值。

在上述技术方案的基础上，所述根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值之后还包括：

对所述速度补偿值进行限幅处理，当所述速度补偿值超过预设速度限幅阈值时，将所述速度补偿值替换为所述预设速度限幅阈值。

在上述技术方案的基础上，所述的双电机同步控制方法还包括：

若接收到第一轴驱动器发送的第一轴电机故障停机信息，则跟随所述第一轴电机，控制所述第二轴电机执行停机；或者，

在检测到所述第二轴电机发生故障时，则控制所述第二轴电机执行故障停机，并向所述第一轴电机驱动器发送第二轴电机故障停机信息，使所述第一轴电机驱动器根据所述第二轴电机故障停机信息控制所述第一轴电机跟随所述第二轴电机执行停机。

根据本发明实施例的另一个方面，提供一种双电机同步控制系统，包括用于驱动所述第一轴电机的第一轴电机驱动器、用于驱动第二轴电机的第二轴电机驱动器，所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器通信连接，所述第二轴电机驱动器包括：

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的双电机同步控制方法的步骤。

根据本发明实施例的再一个方面，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，实现如权利要求1至8中任一项所述的双电机同步控制方法的步骤。

本发明实施例提供的双电机同步控制方法、系统及计算机可读存储介质，由于预先计算双电机之间的数据传输延迟，后续根据数据传输延迟对双电机之间的位置偏差进行补偿，从而可以避免两个电机驱动器之间数据传输延迟造成两个电机位置偏差的问题；由于采用位置预测同步和转矩同步控制相结合的控制算法，从而可以在位置同步过程中保证两个电机的力矩均衡，避免出现两个电机之间的转矩偏差过大导致机械设备受力不均，进而影响机械设备寿命的问题；此外，相对于现有的通过分频实现双电机位置同步控制的方式，其无需增加高速IO或硬件电路实现分频功能，不会受外部干扰；相对于现有的通过高性能PLC实现双电机位置同步控制的方式，其无需采用高性能PLC，降低了同步控制系统的成本和复杂度，且不会影响与双电机同步控制系统通信的简易PLC的控制性能。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的双电机同步控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例一提供的双电机同步控制方法的具体实现流程示意图；

图3是本发明实施例二提供的双电机同步控制方法的具体实现流程示意图；

图4是本发明实施例三提供的双电机同步控制系统中第二轴电机驱动器的结构示意图；

图5是本发明实施例四提供的双电机同步控制系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚、明白，以下结合附图和实施例，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以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是本发明实施例提供的双电机同步控制系统的结构框图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图1所示，本发明实施例提供的双电机同步控制系统100包括用于驱动所述第一轴电机101的第一轴电机驱动器102、用于驱动第二轴电机103的第二轴电机驱动器104，所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104通信连接。在具体实现时，所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104通过CAN、RS232或RS485等总线电性连接，所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间通过上述总线进行数据交互。需要说明的是，本发明实施例中的“第一”、“第二”仅仅用于区分两个电机及两个电机驱动器，且“第一”、“第二”与两个电机及两个电机驱动器之间并未限定具体的对应关系。例如：“第一轴电机驱动器102”即可以是主轴电机驱动器，也可以是从轴电机驱动器，当“第一轴电机驱动器102”为主轴电机驱动器时，则“第二轴电机驱动器104”为从轴电机驱动器；当“第一轴电机驱动器102”为从轴电机驱动器时，则“第二轴电机驱动器104”为主轴电机驱动器。

基于上述双电机同步控制系统100结构，提出本发明的以下实施例。

实施例一

图2是本发明实施例一提供的双电机同步控制方法的具体实现流程示意图，该方法应用于图1所述的双电机同步控制系统100，其执行主体为图1所示双电机同步控制系统100中的第二轴电机驱动器104。参见图2所示，本实施例提供的双电机同步控制方法可以包括以下步骤：

步骤S201，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机101的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机103的当前位置、速度及转矩。

在一具体实现方式中，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103在同步运行过程中会实时将向所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104反馈各自的当前位置、速度及转矩，由于所述第一轴电机驱动器102在获取到第一电机反馈的当前位置、速度及转矩后，需要通过CAN、RS232或RS485等总线将所述第一电机反馈的当前位置、速度及转矩发送到所述第二轴电机驱动器104，因此导致所述第二轴电机驱动器104获得到的两个电机同步控制数据存在数据传输延迟。

在一具体实现方式中，所述双电机同步控制方法在步骤S201之前还包括：

预先训练得到所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟，包括：

向所述第二轴电机驱动器104发送数据标志位，并记录发送所述数据标志位的时刻T1；所述数据标志位，用于触发所述第二轴电机驱动器104接收所述数据标志位并记录接收到所述数据标志位的时间T2，以及将所述数据标志位返回至所述第一轴电机驱动器102并记录发送所述数据标志位的时间T3；

接收所述第二轴电机驱动器104返回的所述数据标志位，并记录接收到所述数据标志位的时间T4，按照公式((T4-T1)-(T3-T2))/2计算得到本次测试得到的数据传输延迟；

循环执行上述步骤预设次数，获得多次测试得到的数据传输延迟，计算所述多次测试得到的数据传输延迟的平均值，将所述平均值作为所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟。

其中，所述预设次数可由用户根据需求进行配置。在一具体实现示例中所述预设次数为1000次，由于通过多次测试双电机之间的数据传输延迟，然后取平均数据传输延迟作为所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟，这样可以提高数据传输延迟计算的精确度。

步骤S202，根据所述第一轴电机101的当前位置、速度以及预先训练得到的所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟预测所述第一轴电机101的当前实际位置。

在一具体实现方式中，由于第一轴电机101的当前位置存在延迟，因此在计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差时需要先预测所述第一轴电机101的当前实际位置。优选的，在一较佳实现示例中，所述第一轴电机101的当前速度具体是指所述第一电机的当前角速度，所述第一轴电机101的当前实际位置等于所述第一轴电机101的当前位置加上所述第一电机的当前角速度与所述数据传输延迟之间的乘积，即：

若令所述第一轴电机101的当前实际位置为θ₁，所述第一轴电机101的当前位置为θ₀当前角速度为ω，所述数据传输延迟为Δt，那么有：

θ₁＝θ₀+ωΔt。

步骤S203，根据所述第一轴电机101的当前实际位置、所述第二轴电机103的当前位置以及预先获取的所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差。

其中，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值，是指所述第一轴电机101和所述第二轴电机103同步运行前处于回原状态下时两个电机之间的位置偏差值。在一具体实施方式中，在步骤S201之前还包括：

获取所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值，具体的：

获取双电机的回原模式；

若回原模式以当前位置为原点，则采用第一轴电机101的当前位置反馈减去第二轴电机103的当前位置反馈得到所述位置偏差初始值；

若回原模式以机械极限位置为原点，则采用第一轴电机101和第二轴电机103均处于机械极限位置时第一轴电机101的位置反馈减去第二轴电机103的位置反馈得到所述位置偏差初始值。

其中，所述回原模式包括两种：一种是以当前位置为原点的回原，一种是以机械极限位置为原点的回原。在一具体实现方式中，所述获取双电机的回原模式包括：所述第二电机轴驱动器获取所述第二轴电机的回原模式，并接收所述第一电机轴驱动器发送的所述第一轴电机的回原模式；当两个电机的回原模式相同时，则该回原模式即为双电机的回原模式；当两个电机的回原模式不同时，输出提示信息，使用户根据提示信息修改其中一个电机的回原模式的配置，使得两个电机保持相同的回原模式。

在一具体实现方式中，令所述第一轴电机101的当前实际位置为θ₁，所述第二轴电机103的当前位置为θ₂，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值为Δθ，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差为Δθ′，那么：

Δθ′＝(θ₁-θ₂)-Δθ。

步骤S204，根据所述第一轴电机101的当前转矩和所述第二轴电机103的当前转矩计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的转矩偏差。

由于双电机同步控制中对转矩同步要求低于位置同步要求，因此在本发明实施例中两个电机之间的数据传输延迟造成的转矩偏差对于转矩同步控制来说可以忽略不计，所以本发明实施例中在对两个电机进行转矩同步控制时，不考虑数据传输延迟对转矩同步控制的影响。

在一具体实现示例中，令所述第一轴电机101的当前转矩为T₁，所述第二轴电机103的当前转矩为T₂，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的转矩偏差为ΔT，那么有：

ΔT＝T₁-T₂。

步骤S205，根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值。

在一具体实现方式中，通过比例微分积分控制器实现根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值，所述比例微分积分控制器的输入为所述转矩偏差，输出为所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值。

步骤S206，根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机103的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101的位置和转矩。

在一具体实现方式中，步骤206具体包括：

采用所述位置偏差修正值对所述位置偏差进行修正，得到修正后的位置偏差；

根据修正后的位置偏差计算所述第二轴电机103的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101的位置和转矩。

其中，采用所述位置偏差修正值对所述位置偏差进行修正，得到修正后的位置偏差具体包括：

令所述位置偏差修正值为θ_offset，所述位置偏差为Δθ′，修正后的位置偏差为Δθ″，那么有：

Δθ″＝Δθ′+θ_offset。

其中，所述根据修正后的位置偏差计算所述第二轴电机103的速度指令补偿值包括：通过比例微分控制器实现根据修正后的位置偏差计算所述第二轴电机103的速度指令补偿值，其中所述比例微分控制器的输入为修正后的位置偏差，输出为所述第二轴电机103的速度指令补偿值。

其中，所述第二轴电机驱动器104在获取所述速度指令补偿值后，即可根据所述速度指令补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使得第二轴电机103的位置和转矩跟随所述第一轴电机101，与所述第一轴电机101的位置和转矩保持一致。

以上可以看出，本实施例提供的双电机同步控制方法由于预先计算双电机之间的数据传输延迟，后续根据数据传输延迟对双电机之间的位置偏差进行补偿，从而可以避免两个电机驱动器之间数据传输延迟造成两个电机位置偏差的问题；由于采用位置预测同步和转矩同步控制相结合的控制算法，从而可以在位置同步过程中保证两个电机的力矩均衡，避免出现两个电机之间的转矩偏差过大导致机械设备受力不均，进而影响机械设备寿命的问题；此外，相对于现有的通过分频实现双电机位置同步控制的方式，其无需增加高速IO或硬件电路实现分频功能，不会受外部干扰；相对于现有的通过高性能PLC实现双电机位置同步控制的方式，其无需采用高性能PLC，降低了同步控制系统的成本和复杂度，且不会影响与双电机同步控制系统100通信的简易PLC的控制性能。

实施例二

图3是本发明实施例二提供的双电机同步控制方法的具体实现流程示意图。该方法应用于图1所述的双电机同步控制系统100，其执行主体为图1所示双电机同步控制系统100中的第二轴电机驱动器104。参见图3所示，本实施例提供的双电机同步控制方法可以包括以下步骤：

步骤S301，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机101的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机103的当前位置、速度及转矩；

步骤S302，根据所述第一轴电机101的当前位置、速度以及预先训练得到的所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟预测所述第一轴电机101的当前实际位置；

步骤S303，根据所述第一轴电机101的当前实际位置、所述第二轴电机103的当前位置以及预先获取的所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差；

步骤S304，根据所述第一轴电机101的当前转矩和所述第二轴电机103的当前转矩计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的转矩偏差；

步骤S305，判断所述转矩偏差是否超过第一预设转矩阈值；若超过所述第一预设转矩阈值，则进入步骤S306-1；若未超过所述第一预设转矩阈值，则忽略所述转矩偏差，跳转至步骤S306-2。

步骤S306-1，根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值；

步骤S307，根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机103的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101的位置和转矩。

步骤S306-2，根据所述位置偏差计算所述第二轴电机103的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101的位置。

其中，所述第一预设转矩阈值可由用户预先配置，且在实际使用过程中所述第一预设转矩阈值可根据实际情况进行调节。在一具体实现示例中所述第一预设转矩阈值为电机额定转矩的8％，即当所述第一轴电机101和所述第二轴电机103的转矩偏差超过电机额定转矩的8％时，才执行步骤S306-1、步骤S307，对两个电机进行位置同步控制和转矩同步控制；否则，忽略两个电机之间的转矩偏差，跳转至步骤S306-2，直接对两个电机进行位置同步控制。

进一步的，在一具体实现方式中，在步骤S307之后还包括：

步骤S308，若检测到所述转矩偏差小于第二预设转矩阈值，则退出转矩偏差调节，使所述位置偏差修正值维持上一时刻的值。

其中，所述第二预设转矩阈值可由用户预先配置，在实际使用过程中所述第二预设转矩阈值可根据实际情况进行调节，且所述第二预设转矩阈值小于或等于所述第一预设转矩阈值。在一具体实现方式中，所述第二预设转矩阈值为电机额定转矩的3％，即在对双电机进行转矩同步控制的过程中，若检测到两个电机之间的转矩偏差小于电机额定转矩的3％，则退出转矩偏差调节，使两个电机之间的位置偏差修正值维持上一时刻的值。需要说明的是，这里的退出转矩偏差调节，是指不再执行根据转矩偏差计算位置偏差修正值的步骤，持续使用上一时刻的位置偏差修正值进行转矩偏差补偿。此外，在本实施例中，所述第一预设转矩阈值仅仅用于触发电机驱动器启动转矩偏差调节，在启动转矩调节后，由第二预设转矩阈值决定是否退出转矩偏差调节。

进一步的，在一具体实现方式中，在步骤S306-1之后还包括：

对所述位置偏差修正值进行限幅处理，当所述位置偏差修正值超过预设角度限幅阈值时，将所述位置偏差修正值替换为所述预设角度限幅阈值。

其中，所述位置偏差修正值输出过大时，会导致两个电机的机械设备形变量超出裕度，从而损坏机器，因此需要对所述位置偏差修正值进行限幅，限幅值可以用电机的机械角度来衡量。在本实施例中，所述预设角度限幅阈值即为所述限幅值，所述预设角度限幅阈值可由用户根据实际情况进行设置。在一具体实现方式中，所述预设角度限幅阈值为20度。

进一步的，在一具体实现方式中，在计算出所述第二轴电机103的速度补偿值之后还包括：

对所述速度补偿值进行限幅处理，当所述速度补偿值超过预设速度限幅阈值时，将所述速度补偿值替换为所述预设速度限幅阈值。在一具体实现方式中，所述预设速度限幅阈值为电机最大转速的10％。

进一步的，在一具体实现示例中，所述双电机同步控制方法还包括：

若接收到第一轴驱动器发送的第一轴电机101故障停机信息，则跟随所述第一轴电机101，控制所述第二轴电机103执行停机；或者，

在检测到所述第二轴电机103发生故障时，则控制所述第二轴电机103执行故障停机，并向所述第一轴电机驱动器102发送第二轴电机103故障停机信息，使所述第一轴电机驱动器102根据所述第二轴电机103故障停机信息控制所述第一轴电机101跟随所述第二轴电机103执行停机。

其中，故障情况可以分为以下三种情况：

第一种，当所述第一轴电机101发生故障，所述第二轴电机103正常时，所述第一轴电机驱动器102控制所述第一轴电机101执行故障停机，同时会将所述第一轴电机101故障停机信息发送至所述第二轴驱动器104，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101，在所述第二轴电机103运行速度小于预设的切换速度后执行断使能停机；

第二种，当所述第二轴电机103发生故障，所述第一轴电机101正常时，所述第二轴电机驱动器104控制所述第二轴电机103执行故障停机，并向所述第一轴电机驱动器102发送第二轴电机103故障停机信息，使所述第一轴电机101跟随所述第二轴电机103，在所述第一轴电机101运行速度小于预设的切换速度后执行断使能停机。

第三种情况，所述第一轴电机101和所述第二轴电机103同时发生故障或者两个电机之间的通信总线出现故障，则所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104分别控制所述第一轴电机101和所述第二轴电机103执行故障停机。

其中，所述故障停机可以根据不同的故障类型设置为自由停机、斜率停机和DB停机；所述断使能停机也可以设置为自由停机、斜率停机和DB停机。所述自由停机，是指驱动器不给电机提供减速能量，使电机靠惯量停下来；所述斜率停机，是指驱动器给电机停机提供减速能量，同时使电机按照一定的速度或转矩斜率将速度停下来；所述DB停机，是指将电机的下三桥或上三桥进行短接进行停机。在具体实现式所述故障停机的停机方式和所述断使能停机的停机方式可以配置为相同的停机方式，也可以配置为不同的停机方式。

相对于上一实施例，本实施例由于设置的在所述转矩偏差超过所述第一预设转矩阈值时才进行转矩调节，在所述转矩偏差小于所述第二预设转矩阈值时退出转矩调节，这样形成一定的调节死区，可以避免转矩频繁调节给整个控制系统带来的不稳定性；由于对位置偏差修正值和补偿速度进行限幅处理，从而可以避免位置偏差修正值或补偿速度值输出过大时，导致两个电机的机械设备形变量超出裕度，从而损坏机器的问题；由于在检测到任一电机出现故障时，同时控制两个电机执行停机，从而可以保护电机设备，提高双电机同步控制的可靠性。

实施例三

图4是本发明实施例三提供的双电机同步控制系统100中第二轴电机驱动器104的结构示意图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图4所示，本实施例提供的双电机同步控制系统100包括用于驱动所述第一轴电机101的第一轴电机驱动器102、用于驱动第二轴电机103的第二轴电机驱动器104，所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104通信连接，所述第二轴电机驱动器104包括：

电机运行参数获取单元41，用于在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机101的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机103的当前位置、速度及转矩；

第一轴电机位置预测单元42，用于根据所述第一轴电机101的当前位置、速度以及预先训练得到的所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟预测所述第一轴电机101的当前实际位置；

位置偏差计算单元43，用于根据所述第一轴电机101的当前实际位置、所述第二轴电机103的当前位置以及预先获取的所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差；

转矩偏差计算单元44，用于根据所述第一轴电机101的当前转矩和所述第二轴电机103的当前转矩计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的转矩偏差；

位置偏差修正单元45，用于根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值；

同步控制单元46，用于根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机103的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机103的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机103跟随所述第一轴电机101的位置和转矩。

可选的，所述第二电机轴驱动器104还包括：

数据传输延迟计算单元47，用于预先训练得到所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟，包括：

向所述第一轴电机驱动器102发送数据标志位，并记录发送所述数据标志位的时刻T1；所述数据标志位，用于触发所述第一轴电机驱动器102接收所述数据标志位并记录接收到所述数据标志位的时间T2，以及将所述数据标志位返回至所述第二轴电机驱动器104并记录发送所述数据标志位的时间T3；

接收所述第一轴电机驱动器102返回的所述数据标志位，并记录接收到所述数据标志位的时间T4，按照公式((T4-T1)-(T3-T2))/2计算得到本次测试得到的数据传输延迟；

循环执行上述步骤预设次数，获得多次测试得到的数据传输延迟，计算所述多次测试得到的数据传输延迟的平均值，将所述平均值作为所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104之间的数据传输延迟。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括：

原点回归单元48，用于获取所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差初始值，包括：

获取双电机的回原模式；

若回原模式以当前位置为原点，则采用第一轴电机101的当前位置反馈减去第二轴电机103的当前位置反馈得到所述位置偏差初始值；

若回原模式以机械极限位置为原点，则采用第一轴电机101和第二轴电机103均处于机械极限位置时第一轴电机101的位置反馈减去第二轴电机103的位置反馈得到所述位置偏差初始值。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括第一转矩调节控制单元49，用于：

判断所述转矩偏差是否超过第一预设转矩阈值；

若超过所述第一预设转矩阈值，则进入所述根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机101和所述第二轴电机103之间的位置偏差修正值的步骤；

若未超过所述第一预设转矩阈值，则忽略所述转矩偏差。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括第二转矩调节控制单元50，用于：

若检测到所述转矩偏差小于第二预设转矩阈值，则退出转矩偏差调节，使所述位置偏差修正值维持上一时刻的值。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括：

转矩调节限幅单元51，对所述位置偏差修正值进行限幅处理，当所述位置偏差修正值超过预设角度限幅阈值时，将所述位置偏差修正值替换为所述预设角度限幅阈值。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括：

速度补偿限幅单元52，用于对所述速度补偿值进行限幅处理，当所述速度补偿值超过预设速度限幅阈值时，将所述速度补偿值替换为所述预设速度限幅阈值。

可选的，所述第二轴电机驱动器104还包括故障处理单元53，用于：

若接收到第一轴驱动器发送的第一轴电机101故障停机信息，则跟随所述第一轴电机101，控制所述第二轴电机103执行停机；或者，

在检测到所述第二轴电机103发生故障时，则控制所述第二轴电机103执行故障停机，并向所述第一轴电机驱动器102发送第二轴电机103故障停机信息，使所述第一轴电机驱动器102根据所述第二轴电机103故障停机信息控制所述第一轴电机101跟随所述第二轴电机103执行停机。

本发明实施例的系统与上述实施例一和实施例二的双电机同步控制系统100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。

本领域普通技术人员可以理解，本实施例所公开方法中的全部或某些步骤、可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

实施例四

图5是本发明实施例四提供的双电机同步控制系统100中第二电机驱动器104的结构示意图。为了便于说明仅仅示出了与本实施例相关的部分。

参见图5所示，本实施例提供的双电机同步控制系统100包括用于驱动所述第一轴电机101的第一轴电机驱动器102、用于驱动第二轴电机103的第二轴电机驱动器104，所述第一轴电机驱动器102和所述第二轴电机驱动器104通信连接，所述第二轴电机驱动器104包括：

存储器501、处理器502及存储在所述存储器501上并可在所述处理器502上运行的计算机程序503，该所述计算机程序503被所述处理器502执行时，实现如上述实施例一或实施例二所述的双电机同步控制方法的步骤。

本发明实施例的系统与上述实施例一和实施例二的双电机同步控制方法属于同一构思，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。

本领域普通技术人员可以理解，本实施例所公开方法中的全部或某些步骤、可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

实施例五

本发明实施例提供了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，实现如实施例一和实施例二中任一项所述的双电机同步控制方法的步骤。

本发明实施例的计算机可读存储介质与上述实施例一和实施例二的方法属于同一构思，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计算机可读存储介质实施例中均对应适用，这里不再赘述。

本领域普通技术人员可以理解，上文中所公开方法中的全部或某些步骤、系统、装置中的功能模块/单元可以被实施为软件、固件、硬件及其适当的组合。

在硬件实施方式中，在以上描述中提及的功能模块/单元之间的划分不一定对应于物理组件的划分；例如，一个物理组件可以具有多个功能，或者一个功能或步骤可以由若干物理组件合作执行。某些物理组件或所有物理组件可以被实施为由处理器，如中央处理器、数字信号处理器或微处理器执行的软件，或者被实施为硬件，或者被实施为集成电路，如专用集成电路。这样的软件可以分布在计算机可读介质上，计算机可读介质可以包括计算机存储介质(或非暂时性介质)和通信介质(或暂时性介质)。如本领域普通技术人员公知的，术语计算机存储介质包括在用于存储信息(诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据)的任何方法或技术中实施的易失性和非易失性、可移除和不可移除介质。计算机存储介质包括但不限于RAM、ROM、EEPROM、闪存或其他存储器技术、CD-ROM、数字多功能盘(DVD)或其他光盘存储、磁盒、磁带、磁盘存储或其他磁存储装置、或者可以用于存储期望的信息并且可以被计算机访问的任何其他的介质。此外，本领域普通技术人员公知的是，通信介质通常包含计算机可读指令、数据结构、程序模块或者诸如载波或其他传输机制之类的调制数据信号中的其他数据，并且可包括任何信息递送介质。

以上参照附图说明了本发明的优选实施例，并非因此局限本发明的权利范围。本领域技术人员不脱离本发明的范围和实质内所作的任何修改、等同替换和改进，均应在本发明的权利范围之内。

Claims (10)

1.一种双电机同步控制方法，其特征在于，应用于双电机同步控制系统，所述双电机同步控制系统包括用于驱动所述第一轴电机的第一轴电机驱动器、用于驱动第二轴电机的第二轴电机驱动器，所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器通信连接，所述双电机同步控制方法包括采用所述第二轴电机驱动器执行以下步骤：

在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩；

根据所述第一轴电机的当前位置、速度以及预先训练得到的所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟预测所述第一轴电机的当前实际位置；

根据所述第一轴电机的当前实际位置、所述第二轴电机的当前位置以及预先获取的所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差初始值计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差；

根据所述第一轴电机的当前转矩和所述第二轴电机的当前转矩计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的转矩偏差；

根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值；

根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机跟随所述第一轴电机的位置和转矩。

2.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩之前还包括：

预先训练得到所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟，包括：

向所述第一轴电机驱动器发送数据标志位，并记录发送所述数据标志位的时刻T1；所述数据标志位，用于触发所述第一轴电机驱动器接收所述数据标志位并记录接收到所述数据标志位的时间T2，以及将所述数据标志位返回至所述第二轴电机驱动器并记录发送所述数据标志位的时间T3；

接收所述第一轴电机驱动器返回的所述数据标志位，并记录接收到所述数据标志位的时间T4，按照公式((T4-T1)-(T3-T2))/2计算得到本次测试得到的数据传输延迟；

循环执行上述步骤预设次数，获得多次测试得到的数据传输延迟，计算所述多次测试得到的数据传输延迟的平均值，将所述平均值作为所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器之间的数据传输延迟。

3.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，在双电机同步运行过程中，实时获取所述第一轴电机的当前位置、速度及转矩和所述第二轴电机的当前位置、速度及转矩之前还包括：

获取所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差初始值，包括：

获取双电机的回原模式；

若回原模式以当前位置为原点时，则采用第一轴电机的当前位置反馈减去第二轴电机的当前位置反馈得到所述位置偏差初始值；

若回原模式以机械极限位置为原点，则采用第一轴电机和第二轴电机均处于机械极限位置时第一轴电机的位置反馈减去第二轴电机的位置反馈得到所述位置偏差初始值。

4.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述根据所述第一轴电机的当前转矩和所述第二轴电机的当前转矩计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的转矩偏差之后还包括：

判断所述转矩偏差是否超过第一预设转矩阈值；

若超过所述第一预设转矩阈值，则进入所述根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值的步骤；

若未超过所述第一预设转矩阈值，则忽略所述转矩偏差。

5.如权利要求4所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值，并采用所述速度补偿值对所述第二轴电机的当前速度指令进行补偿，使所述第二轴电机跟随所述第一轴电机的位置和转矩之后还包括：

若检测到所述转矩偏差小于第二预设转矩阈值，则退出转矩偏差调节，使所述位置偏差修正值维持上一时刻的值；所述退出转矩偏差调节，是指不再执行根据转矩偏差计算位置偏差修正值的步骤，持续使用上一时刻的位置偏差修正值进行转矩偏差补偿；

其中，所述第一预设转矩阈值仅用于触发启动转矩偏差调节，在转矩偏差调节启动后，由所述第二预设转矩阈值决定是否退出转矩偏差调节。

6.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述根据所述转矩偏差计算所述第一轴电机和所述第二轴电机之间的位置偏差修正值之后还包括：

对所述位置偏差修正值进行限幅处理，当所述位置偏差修正值超过预设角度限幅阈值时，将所述位置偏差修正值替换为所述预设角度限幅阈值。

7.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，所述根据所述位置偏差和所述位置偏差修正值计算所述第二轴电机的速度补偿值之后还包括：

对所述速度补偿值进行限幅处理，当所述速度补偿值超过预设速度限幅阈值时，将所述速度补偿值替换为所述预设速度限幅阈值。

8.如权利要求1所述的双电机同步控制方法，其特征在于，还包括：

若接收到第一轴驱动器发送的第一轴电机故障停机信息，则跟随所述第一轴电机，控制所述第二轴电机执行停机；或者，

在检测到所述第二轴电机发生故障时，则控制所述第二轴电机执行故障停机，并向所述第一轴电机驱动器发送第二轴电机故障停机信息，使所述第一轴电机驱动器根据所述第二轴电机故障停机信息控制所述第一轴电机跟随所述第二轴电机执行停机。

9.一种双电机同步控制系统，其特征在于，包括用于驱动所述第一轴电机的第一轴电机驱动器、用于驱动第二轴电机的第二轴电机驱动器，所述第一轴电机驱动器和所述第二轴电机驱动器通信连接，所述第二轴电机驱动器包括：

存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，该所述计算机程序被所述处理器执行时，实现如权利要求1至8中任一项所述的双电机同步控制方法的步骤。

10.一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1至8中任一项所述的双电机同步控制方法的步骤。