CN1992504A

CN1992504A - 电机同步速度控制装置

Info

Publication number: CN1992504A
Application number: CNA2005101124568A
Authority: CN
Inventors: 金宝炯
Original assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Current assignee: Shanghai LG Electronics Co Ltd
Priority date: 2005-12-30
Filing date: 2005-12-30
Publication date: 2007-07-04

Abstract

本发明涉及一种电机同步速度控制装置，是一种能够使数个电机速度同步并以相同速度运转的电机同步速度控制装置。本发明包括以下几个组成部分：对指令速度和电机的当前速度进行比较，按照该比较结果来控制电机速度的基准电机速度控制部；对上述基准电机速度控制部的电机速度和数个电机速度控制部的电机速度进行比较来运算误差的速度误差运算部；从上述速度误差运算部接收速度误差，按该速度误差来补偿电机的速度，控制其与基准电机速度控制部的电机速度同步旋转的数个电机速度控制部。本发明能够使数个电机同步并以相同的速度运转，进而能够在比较短的时间内实现更加精密的同步运转。

Description

电机同步速度控制装置

技术领域

本发明涉及一种电机，尤其涉及一种能够使数个电机速度同步并以相同速度运转的电机同步速度控制装置。

背景技术

通常，当轮子类遥控设备(wheel bed robot)等一个系统搭载数台电机时，各电机必须各自独立控制。为控制电机的速度，通常包括以下两个组成部分：用于向为了获得电机正确速度信息的速度传感器(例如：增量型编码器(Incrementalform encoder)、绝对型编码器(absolute state encoder))和电机提供电力的驱动电源部；具有反馈(feed back)的电机位置，且产生按指令速度实施控制的信号的控制部。下面参照附图对上述依据现有技术的电机速度控制装置进行说明。

图1是依据现有技术的电机速度控制装置构成图。

参照上述图1，首先，电机14的希望旋转速度一指令速度输入到比较器11，于是上述比较器11将指令速度减去电机当前速度所获得的速度误差(error)输出给控制部12。下面对上述电机速度控制情况进行说明：为了防止因电机的急剧运动造成电机和系统损伤，通常如图2所示使用梯状(ladder)的速度剖面(profile)来生成指令速度。为防止电机的急剧加减速，上述速度剖面生成具有一定梯度(gradient)的加速区间A、定速区间B和减速区间C。这种生成的速度剖面间隔一定时间就与从电机的速度传感器15获得的当前速度信息进行比较，然后将计算出的误差量输入到电机的控制器(例如：比例积分控制器PI：proportional-integral control)、比例积分微分控制器(PID)、模糊控制器(FUZZY control)等)，输出用于控制电机驱动电源部13的输出电压大小的控制信号。

即换句话说，上述控制部12接收上述速度误差，确认该速度误差是正(+)还是负(-)。如果确认结果是上述速度误差为正(指令速度比当前速度快)，上述控制部12则将增加电机14速度的第1控制信号输出给驱动电源部13。

但是，如果上述确认结果是上述速度误差为负(当前速度比指令速度快)，上述控制部12则将减少电机14速度的第2控制信号输出给驱动电源部13。

上述驱动电源部13如果接收到上述第1控制信号，则增加电机14的供给电源；如果接收到上述第2控制信号，则减少电机14的供给电源。接着，电机14将按照供给电源进行旋转，速度传感器15对旋转的电机速度进行感应，将当前速度输出给上述比较器11。

通过如上过程来控制电机旋转速度的增减，以此来维持指令速度。

下面参照附图对设置有数个上述图1的电机速度控制装置的速度控制装置对数个电机进行运转的情况进行说明。

图3是依据现有技术的电机同步速度控制装置构成图，这里假定上述数个电机为2台电机来进行说明。

参照图3，指令速度分别输入给第1、2电机速度控制部10、20的第1、第2比较器11、12。于是，上述第1、第2比较器11、21将指令速度减去第1、第2电机14、24当前速度所获得的速度误差输出给各自电机的独立第1、第2控制部21、22。上述第1、第2控制部12、22按照速度误差是正还是负，来输出增减电机供给电源的第1、第2控制信号。在这里，当上述第1、第2控制部12、22是比例积分(PI)控制器时，通过由下述数学式1所获得的控制量来控制第1、第2电机14、24的旋转速度。

数学式1：

u＝Kp*e+Ki∫e dt

在这里，上述u表示第1、第2控制信号；Kp表示比例增益；Ki表示积分增益；e表示速度误差(指令速度-当前速度)。

按照上述第1、第2控制信号，第1、第2电机14、24增减旋转速度，此时的上述第1、第2电机14、24的旋转速度经过第1、第2速度传感器15、25感应，变成第1、第2比较器11、21的当前速度。

根据这种一系列的操作来维持指令速度，第1、第2电机14、24将进行旋转。

但是，上述操作的依据现有技术的数个电机同步速度控制装置设置有针对每个电机的独立控制部，所以即使输入相同的各电机控制部的指令速度剖面，也会因各电机微小的特性差异和负荷条件差异而在控制过程中产生误差。

例如控制行驶中遥控设备的2个轮子电机，这种误差所带来的结果是遥控设备的直进遥控设备在直进驾驶时会从目标地点的位置倾斜向一边移动。为减少这种误差，2个电机必须正确地按照相同的速度剖面进行运转。在这种情况下，必须适当选定每个电机控制器的控制参数，减少各电机控制部之间的误差。但是，对这种控制参数的选定需要进行很多的反复实验，而且在寻找适当的值时需要花费很多时间。

发明内容

本发明正是为解决上述问题而提出的，其目的在于提供能够使数个电机速度同步并以相同速度运转的一种电机同步速度控制装置。

另外，本发明的目的还在于：提供以数个电机中的一个为基准电机速度，对比较该基准电机速度和以外电机速度所获得的误差进行补偿，从而能够使数个电机速度同步并以相同速度运转的电机同步速度控制装置。

为了实现上述目的，本发明的电机同步速度控制装置包括以下两个组成部分：对指令速度和电机的当前速度进行比较，按照该比较结果来控制电机速度的基准电机速度控制部；对上述基准电机速度控制部的电机速度和数个电机速度控制部的电机速度进行比较来运算误差的速度误差运算部；

从上述速度误差运算部接收速度误差，按该速度误差来补偿电机的速度，控制与基准电机速度控制部的电机速度同步旋转的数个电机速度控制部。

另外，上述数个电机速度控制部还包括：接收速度误差运算部的输出速度误差，控制按该速度误差来补偿电机速度的补偿控制部。

另外，上述速度误差运算部包括以下两个组成部分：对基准电机速度控制部的基准电机速度和数个电机速度控制部的电机速度进行检测的速度检测部；

通过上述检测出的基准电机速度减去上述检测出的数个电机速度控制部的电机速度来获得速度误差的误差运算部。

本发明的效果：

综上所述，本发明的电机同步速度控制装置的效果在于：当想使许多电机精密同步并以相同速度控制电机速度时，要以数个电机中的一个为基准电机速度，对比较该基准电机速度和以外的电机速度所获得的误差进行补偿，从而能够使数个电机同步并以相同的速度运转，进而能够在比较短的时间内实现更加精密的同步运转。

为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。

附图说明

图1是依据现有技术的电机速度控制装置构成图；

图2是依据现有技术的电机速度控制说明图；

图3是依据现有技术的电机同步速度控制装置构成图；

图4是本发明实施例的电机同步速度控制装置构成图。

附图中主要部分的符号说明：

30：基准电机速度控制部 40、50：电机速度控制部

31、41、51：第1～第n比较器(comparator)

32、42、52：第1～第n控制部

33、43、53：第1～第n驱动电源部

34、44、54：第1～第n电机

35、45、55：第1～第n速度传感器

46、56：第1～第n补偿控制部

60：速度误差运算部 61：速度检测部

62：误差运算部

具体实施方式

下面参照附图对本发明的电机同步速度控制装置的实施例进行详细说明。

下面只对能理解本发明操作及作用方面所需的部分进行说明，为不混淆本发明的要旨，对除此之外的部分予以省略说明。

在下面说明中，本发明的电机同步速度控制装置的特定详细部分是为了提供对本发明更为全面的理解。没有这些特定详细部分或者仅根据它们的变形也容易实施本发明，这是具有该领域相关知识的工作人员都十分清楚的。

图4是本发明实施例的电机同步速度控制装置构成图。如上述图4所示可知：基准电机速度控制部30与基准电机速度控制装置的电机速度控制部一样，按照指令速度和当前速度的速度误差进行相关操作，以此来控制第1电机34的速度。

参照上述图4，首先，本发明的电机同步速度控制装置包括以下几个组成部分：为使数个电机的速度同步，成为符合同步的电机速度基准的基准电机速度控制部30；上述基准电机速度控制部30的第1电机34速度减去数个电机速度控制部40、50的第2～第n个电机44、54速度来运算速度误差的速度误差运算部60；按通过上述速度误差运算部60所获得的速度误差进行补偿，控制与上述基准电机速度控制部30的第1电机34速度以同步速度进行旋转的数个电机速度控制部40、50。

这种电机同步速度控制装置将电机的希望速度—指令速度分别提供给基准电机速度控制部30和数个电机速度控制部40、50。

于是，上述基准电机速度控制部30和电机速度控制部40、50的第1～第n比较器31、41、51接收指令速度和从第1～第n速度传感器35、45、55感应的当前第1～第n电机34、44、54的当前电机速度。另外，上述第1～第n速度传感器35、45、55将当前电机速度也输出给速度误差运算部60。下面对上述速度误差运算部60的具体操作情况进行说明。

接着，上述第1～第n比较器31、41、51将指令速度减去当前速度所获得的速度误差输出给第1～第n控制部32、42、52。

如果上述第1～第n比较器31～51的速度误差为正的话(指令速度比当前速度快)，上述第1～第n控制部32～52则输出增加第1～第n驱动电源部33～53电源的第1控制信号。

但是，如果上述第1～第n比较器31～51的速度误差是负的话(当前速度比指令速度快)，则输出减少第1～第n驱动电源部33～53电源的第2控制信号。在这里，上述第2～第n驱动电源部43～53的电源不仅通过第2～第n控制部42、52来实施控制，而且根据第1～第n补偿控制部46、56来实施控制。在这里，上述第1～第n补偿控制部46、56追加设置在除基准电机速度控制部30以外的数个电机速度控制部40、50上。为能够与基准电机速度控制部30的第1电机34的速度同步，增减提供给第2～第n电机44、54的供给电源。

为此，本发明追加设置有速度误差运算部60，该速度误差运算部60包括以下两个组成部分：接从收基准电机速度控制部30和数个电机速度控制部40、50的第1～第n速度传感器35、45、55所感应的电机速度，检测出第1～第n电机34、44、54的电机速度的速度检测部61；上述检测出的基准电机速度减去上述检测出的数个电机速度控制部的电机速度来获得速度误差的误差运算部62。

如上述图4所示，上述误差运算部62把成为基准电机速度的第1电机34的检测速度减去第2～第n电机44、54的电机速度所获得的速度误差输出给第1～第n补偿控制部46、56。于是，第2～第n控制部42～52和第1～第n补偿控制部46、56控制第2～第n驱动电源部供给电源，以此来控制第2～第n电机的速度与第1电机34的速度同步。

在这里，当上述第2～第n控制部42、52是比例积分控制器(PI)控制器时，第2～第n驱动电源部43、53通过由下面数学式2所获得的控制量来控制第2～第n电机44、54的旋转速度。

数学式2：

u＝Kp*e+Ki∫e dt+Ks*de

在这里，上述u表示提供给第2～第n驱动电源部的控制信号；Kp表示比例增益；Ki表示积分增益；e表示速度误差(指令速度-当前速度)；Ks表示增益常数；de表示基准电机速度减去第2～第n电机速度所获得的速度误差。

于是，第2～第n电机44、54通过上述数学式2可知，根据由第1～第n补偿控制部46、56加算的‘Ks*de’的控制信号，第2～第n驱动电源部43、53向第2～第n电机34～54提供与此对应的供给电源，因而该第2～第n电机34～54在短时间内与基准电机速度—第1电机34的速度准确同步，以相同的速度运转。

本明对具体实施例进行了详细说明，但是相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。

Claims

1、一种电机同步速度控制装置，其特征在于包括以下几个组成部分：

对指令速度和电机的当前速度进行比较，根据该比较结果来控制电机速度的基准电机速度控制部；

对上述基准电机速度控制部的电机速度和数个电机速度控制部的电机速度进行比较来运算误差的速度误差运算部；

从上述速度误差运算部接收速度误差，按该速度误差来补偿电机的速度，控制与基准电机速度控制部的电机速度同步运转的数个电机速度控制部。

2、如权利要求1所述的电机同步速度控制装置，其特征在于还包括：

接收所述速度误差运算部的输出速度误差，控制按该速度误差来补偿电机速度的补偿控制部。

3、如权利要求1所述的电机同步速度控制装置，其特征在于：

上述速度误差运算部包括以下两个组成部分：

检测基准电机速度控制部的基准电机速度和电机速度控制部的电机速度的速度检测部；

上述检测出的基准电机速度减去上述检测出的数个电机速度控制部的电机速度来获得速度误差的误差运算部。