CN110417305B - 一种多电机自适应控制同步的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电机控制同步技术领域，提供了一种多电机自适应控制同步的系统及方法，包括主控制器、信号分析装置和多个电机组件；每个电机组件均包括驱动器、电机和振动传感器；主控制器的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置的输入端电连接；信号分析装置的输出端与主控制器的输入端电连接。信号分析装置用于将振动传感器检测到的振动信号分别进行处理，并传递给主控制器；主控制器计算处理后的振动信号，得出对应的所述电机的转动状态和同步所需的电流，再将同步所需的电流发送给对应的驱动器。本发明通过主控制器和信号分析装置将多个电子组件连接，以观测各电机间的同步状态，并根据需要调整双电机甚至多电机的同步状态。

Description

一种多电机自适应控制同步的系统及方法

技术领域

本发明涉及电机控制同步技术领域，特别涉及一种多电机自适应控制同步的系统及方法。

背景技术

多桩锤联动技术是一种将多台桩锤以组合方式进行合力打桩的技术，该技术解决了单台振动桩锤功率较低的难题，而控制同步是实现多桩锤联动的有效方式之一。振动沉桩机及其它需要多电机联动的机械对两台电机转速、转矩的同步性提出了更高的要求，有效的控制同步方法可提高系统的控制精度和可靠性。

目前，工程上对于柔性连接系统控制同步方案主要为电机的转速同步控制，该方案以两台电机转速的一致性为控制目标，而输出转矩由每台电机的实际负载决定。因此，该方案局限性较大，无法适应复杂施工环境。而对于刚性连接系统控制同步方案主要采用主从同步控制，该方案主机采用速度控制，从机采用转矩控制，主机将转矩指令传送给从机，从机将接收到的转矩信息作为自身转矩环的指令，从而控制两台电机的转矩平衡。但该方案从机的转矩控制是开环的，主从之间的协调性较差。

发明内容

(一)要解决的技术问题

鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种多电机自适应控制同步的系统及方法，旨在克服了传统速度同步控制方案仅适用于柔性连接系统和刚性连接系统主从电机输出转矩一致性差的问题。

(二)技术方案

为解决上述问题，本发明提供一种多电机自适应控制同步的系统，包括：主控制器、信号分析装置和多个电机组件；其中，每个所述电机组件均包括：驱动器、电机和振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述驱动器、所述电机和所述振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接；所述信号分析装置的输出端与所述主控制器的输入端电连接；所述信号分析装置用于将所述振动传感器检测到的振动信号分别进行处理，并传递给所述主控制器；所述主控制器用于计算处理后的振动信号，得出对应的所述电机的转动状态和同步所需的电流，再将同步所需的电流发送给对应的所述驱动器。

进一步地，所述电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件；所述主控制器的控制端分别通过所述第一电机组件和所述第二电机组件与所述信号分析装置的输入端电连接；所述信号分析装置用于将所述第一电机组件和所述第二电机组件的振动信号分别进行处理，并传递给所述主控制器；所述主控制器用于计算处理后的振动信号，得出所述第一电机组件和所述第二电机组件对应的所述电机的转动状态和同步所需的电流，再将同步所需的电流发送给所述第一电机组件和所述第二电机组件对应的所述驱动器。

进一步地，所述第一电机组件包括：第一驱动器、第一电机和第一振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述第一驱动器、所述第一电机和所述第一振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接。

进一步地，所述第二电机组件包括：第二驱动器、第二电机和第二振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述第二驱动器、所述第二电机和所述第二振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接。

为解决上述问题，本发明还提供一种多电机自适应控制同步的方法，包括如下步骤：

步骤S1：利用各振动传感器检测对应电机的运动状态，然后将检测到的各电机的振动信号传递给信号分析装置；

步骤S2：利用信号分析装置将各振动信号分别进行处理并传递给主控制器；

步骤S3：利用主控制器计算处理后的振动信号，得出对应电机的转动状态，计算出对应电机同步所需的电流，将电流发送给对应的驱动器。

进一步地，所述步骤S2具体包括：利用信号分析装置将获得的各振动信号进行滤波处理；将滤波处理的各振动信号进行优化；将优化后的各振动信号转换为数字信号。

进一步地，所述步骤S3具体包括：利用主控制器对数字信号进行计算得出电机的转动状态，判断各电机是否的同步；若各电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的驱动器。

进一步地，所述步骤S3还包括：若各电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持当前电机的电流运行。

进一步地，若电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件，则所述步骤S3具体包括：利用主控制器对第一电机和第二电机的对应的数字信号计算，得出第一电机和第二电机的转动状态，判断各电机是否的同步；若第一电机和第二电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出第一电机和第二电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的第一驱动器和第二驱动器。

进一步地，所述步骤S3还包括：若第一电机和第二电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持第一电机和第二电机的电流运行。

(三)有益效果

本发明提供一种多电机自适应控制同步的系统及方法，克服了电机同步性稳定性差的问题，通过主控制器和信号分析装置将多个电子组件连接在一起，将主控制器的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置的输入端电连接，以观测各电机间的同步状态，并根据需要调整双电机甚至多电机的同步状态，具有适用性广、开发周期短等特点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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多电机自适应控制同步的系统的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的多电机自适应控制同步的方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的信号分析装置的处理过程示意图；

图4是本发明实施例提供的主控制器的处理过程示意图；

其中，1、主控制器；2、信号分析装置；3、第一驱动器；4、第一电机；5、第一振动传感器；6、第二驱动器；7、第二电机；8、第二振动传感器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供一种多电机自适应控制同步的系统，如图1所示，包括：主控制器1、信号分析装置2和多个电机组件。其中，每个电机组件均包括：驱动器、电机和振动传感器。主控制器1的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置2的输入端电连接。信号分析装置2的输出端与主控制器1的输入端电连接。信号分析装置2用于将振动传感器检测到的振动信号分别进行处理，并传递给主控制器1；主控制器1用于计算处理后的振动信号，得出对应的电机的转动状态和同步所需的电流，最后将同步所需的电流发送给对应的驱动器。

具体地，工作过程中，振动传感器检测电机转子的运动状态，然后将检测到的振动信号传递给信号分析装置。信号分析装置2将振动传感器输入的模拟信号进行处理，消除杂波干扰信号，提取其中需要的转子振动信号，然后进行优化处理，最后将处理后的模拟信号转换成数字信号，并将数字信号传递给主控制器1。主控制器1通过对数字信号的计算得出电机的转动状态，并分析接下来电机的同步性。根据同步性计算出电机同步所需要的电流。将电流发送给驱动器。驱动器根据主控制器1输送的电流控制对应的电机转动，使得各电机组件对应的各电机振动同步。

本发明实施例提供的多电机自适应控制同步的系统，克服了电机同步性稳定性差的问题，通过主控制器和信号分析装置将多个电子组件连接在一起，将主控制器的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置的输入端电连接，以观测各电机间的同步状态，并根据需要调整双电机甚至多电机的同步状态，具有适用性广、开发周期短等特点。

基于上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1所示，电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件。主控制器1的控制端分别通过第一电机组件和第二电机组件与信号分析装置的输入端电连接。信号分析装置2用于将第一电机组件和第二电机组件的振动信号分别进行处理，并传递给主控制器1；主控制器1用于计算处理后的振动信号，得出第一电机组件和第二电机组件对应的电机的转动状态和同步所需的电流，最后将同步所需的电流发送给第一电机组件和第二电机组件对应的驱动器。

其中，第一电机组件包括：第一驱动器3、第一电机4和第一振动传感器5。主控制器1的控制端依次通过第一驱动器3、第一电机4和第一振动传感器5与信号分析装置2的输入端电连接。

其中，第二电机组件包括：第二驱动器6、第二电机7和第二振动传感器8。主控制器1的控制端依次通过第二驱动器6、第二电机7和第二振动传感器8同样与信号分析装置2的输入端电连接。

本实施例中，第一振动传感器5检测第一电机4转子的运动状态，然后将检测到的振动信号U1(U1为模拟信号)传递给信号分析装置2。第二振动传感器8检测第二电机7转子的运动状态，然后将检测到的振动信号U2(U2为模拟信号)传递给信号分析装置2。信号分析装置2将振动传感器输入的模拟信号进行处理，消除杂波干扰信号，提取其中需要的转子振动信号，然后进行优化处理，最后将处理后的模拟信号U1转换成数字信号A1，模拟信号U2转换成数字信号A2，并将数字信号A1和A2传递给主控制器1。主控制器1通过对数字信号A1和A2的计算得出第一电机4与第二电机7的转动状态，并分析接下来第一电机4与第二电机7的同步性S。根据同步性S计算出第一电机4与第二电机7同步所需要的电流I1和I2。将电流I1和I2发送给第一驱动器3和第二驱动器6。第一驱动器3根据主控制器1输送的电流I1控制第一电机4转动，第二驱动器6根据主控制器1输送的电流I2信号控制第二电机7转动，使得第一电机4与第二电机7实现振动同步。

本发明实施例提供一种多电机自适应控制同步的方法，该方法用于控制多电机自适应控制同步的系统，如图1所示，多电机自适应控制同步的系统包括：主控制器1、信号分析装置2和多个电机组件。其中，每个电机组件均包括：驱动器、电机和振动传感器。主控制器1的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置2的输入端电连接。信号分析装置2的输出端与主控制器1的输入端电连接。

如图2所示，该方法包括如下步骤：

步骤S1：利用各振动传感器检测对应电机的运动状态，然后将检测到的各电机的振动信号传递给信号分析装置；

步骤S2：利用信号分析装置将各振动信号分别进行处理并传递给主控制器；

步骤S3：利用主控制器计算处理后的振动信号，得出对应电机的转动状态，计算出对应电机同步所需的电流，将电流发送给对应的驱动器。

其中，如图3所示，所述步骤S2具体包括：利用信号分析装置将获得的各振动信号进行滤波处理，将滤波处理的各振动信号进行优化，将优化后的各振动信号转换为数字信号。

其中，如图4所示，所述步骤S3具体包括：利用主控制器对数字信号进行计算得出电机的转动状态，判断各电机是否的同步；若各电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的驱动器。若各电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持当前电机的电流运行。

本实施例中，若电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件，则所述步骤S3具体包括：利用主控制器对第一电机和第二电机的对应的数字信号计算，得出第一电机和第二电机的转动状态，判断各电机是否的同步；若第一电机和第二电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出第一电机和第二电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的第一驱动器和第二驱动器。若第一电机和第二电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持第一电机和第二电机的电流运行。

具体地，第一振动传感器5检测第一电机4转子的运动状态，然后将检测到的振动信号U1(U1为模拟信号)传递给信号分析装置2。第二振动传感器8检测第二电机7转子的运动状态，然后将检测到的振动信号U2(U2为模拟信号)传递给信号分析装置2。信号分析装置2将振动传感器输入的模拟信号进行处理，消除杂波干扰信号，提取其中需要的转子振动信号，然后进行优化处理，最后将处理后的模拟信号U1转换成数字信号A1，模拟信号U2转换成数字信号A2，并将数字信号A1和A2传递给主控制器1。主控制器1通过对数字信号A1和A2的计算得出第一电机4与第二电机7的转动状态，并分析接下来第一电机4与第二电机7的同步性S。根据同步性S计算出第一电机4与第二电机7同步所需要的电流I1和I2。将电流I1和I2发送给第一驱动器3和第二驱动器6。第一驱动器3根据主控制器1输送的电流I1控制第一电机4转动，第二驱动器6根据主控制器1输送的电流I2信号控制第二电机7转动，使得第一电机4与第二电机7实现振动同步。

本发明实施例提供的多电机自适应控制同步的方法，克服了电机同步性稳定性差的问题，通过主控制器和信号分析装置将多个电子组件连接在一起，将主控制器的控制端依次通过驱动器、电机和振动传感器与信号分析装置的输入端电连接，以观测各电机间的同步状态，并根据需要调整双电机甚至多电机的同步状态，具有适用性广、开发周期短等特点。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (9)

1.一种多电机自适应控制同步的系统，其特征在于，包括：

主控制器、信号分析装置和多个电机组件；

其中，每个所述电机组件均包括：驱动器、电机和振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述驱动器、所述电机和所述振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接；所述信号分析装置的输出端与所述主控制器的输入端电连接；

所述振动传感器用于检测电机转子的运动状态，然后将检测到的振动信号传递给信号分析装置；所述信号分析装置用于将所述振动传感器检测到的振动信号分别进行处理，并传递给所述主控制器；所述主控制器用于计算处理后的振动信号，得出对应的所述电机的转动状态和同步所需的电流，再将同步所需的电流发送给对应的所述驱动器；

所述信号分析装置还用于将振动传感器输入的模拟信号进行处理，消除杂波干扰信号，提取其中需要的转子振动信号，然后进行优化处理，最后将处理后的模拟信号转换成数字信号。

2.根据权利要求1所述的多电机自适应控制同步的系统，其特征在于，所述电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件；所述主控制器的控制端分别通过所述第一电机组件和所述第二电机组件与所述信号分析装置的输入端电连接；

所述信号分析装置用于将所述第一电机组件和所述第二电机组件的振动信号分别进行处理，并传递给所述主控制器；所述主控制器用于计算处理后的振动信号，得出所述第一电机组件和所述第二电机组件对应的所述电机的转动状态和同步所需的电流，再将同步所需的电流发送给所述第一电机组件和所述第二电机组件对应的所述驱动器。

3.根据权利要求2所述的多电机自适应控制同步的系统，其特征在于，所述第一电机组件包括：第一驱动器、第一电机和第一振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述第一驱动器、所述第一电机和所述第一振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接。

4.根据权利要求2所述的多电机自适应控制同步的系统，其特征在于，所述第二电机组件包括：第二驱动器、第二电机和第二振动传感器；所述主控制器的控制端依次通过所述第二驱动器、所述第二电机和所述第二振动传感器与所述信号分析装置的输入端电连接。

5.一种多电机自适应控制同步的方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1：利用各振动传感器检测对应电机的运动状态，然后将检测到的各电机的振动信号传递给信号分析装置；

步骤S2：利用信号分析装置将各振动信号分别进行处理并传递给主控制器；

步骤S3：利用主控制器计算处理后的振动信号，得出对应电机的转动状态，计算出对应电机同步所需的电流，将电流发送给对应的驱动器；

所述步骤S2具体包括：

利用信号分析装置将获得的各振动信号进行滤波处理；

将滤波处理的各振动信号进行优化；

将优化后的各振动信号转换为数字信号。

6.根据权利要求5所述的多电机自适应控制同步的方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括：

利用主控制器对数字信号进行计算得出电机的转动状态，判断各电机是否的同步；

若各电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的驱动器。

7.根据权利要求6所述的多电机自适应控制同步的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若各电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持当前电机的电流运行。

8.根据权利要求5所述的多电机自适应控制同步的方法，其特征在于，若电机组件的数量为两个，分别为第一电机组件和第二电机组件，则所述步骤S3具体包括：

利用主控制器对第一电机和第二电机的对应的数字信号计算，得出第一电机和第二电机的转动状态，判断各电机是否的同步；

若第一电机和第二电机间的同步程度低于预设阈值，则计算出第一电机和第二电机在预设阈值同步所需要的电流，并将电流发送至对应的第一驱动器和第二驱动器。

9.根据权利要求8所述的多电机自适应控制同步的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括：

若第一电机和第二电机间的同步程度大于等于预设阈值，则保持第一电机和第二电机的电流运行。

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