TW591880B - Synchronous control system of two parallel linear servo motors - Google Patents

Description

【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雙平行線性伺服馬達同步控制系統，尤 指一種應用在多軸精密機器使其達到同步位移目的者。 【先前技術】 目前設計多軸機器的反饋式驅動器其最重要的關鍵在 於軸向行進軌道的精確度，特別是高速機器的應用。而在 仃進軌道中所需考慮的誤差有軌跡誤差（contour error ) 奴為降低執跡誤差的手段係提高各軸的位置追跡精確 度。 目前已提出許多運算方式以滿足降低軌跡誤差的要求 士饋入控制（feed-forwar(j c〇ntr〇i )及預先控制 (preview control)及無相位誤差的追蹤控制phase ror tracking contr〇i)等。然而對於應用在雙平行同步 馬達的同步控制上’卻因為機構上的不精確性而令兩平行 同步馬達無法達到完全同步，是以，f進-步提供有效克 服因機構而無法同步的問題。 【發明内容】 —為此，本發明者的主要目的係提供一種隨時檢測兩平 行馬達行動的狀況，& 礼可確保兩馬達保持於同步之狀態下， 以應用於精密位移容紅撒装L u- 夕軸機裔上的雙平行線性伺服馬達同步控 制系統。 欲達上述目的所使用之主要技術手段，係令同步控制 系統配合應用的硬體結構包含有：分設於兩平行軌道上的 591880 主/僕馬達、分別控制主/僕馬達的 於主/僕馬達上的位置檢測器，以及電路、兩分別設 馬達之間的麵合機構；其中該輪合機構==於主/僕 本發明同步控制系統係分別與主/僕 、、、達上移動。 應的位置檢測器連接，以校調 僕、、的驅動電路及對 上述同步控制系統係控制主馬達㈣ 步作動’ 帶動僕馬達移動，以令m馬㈣步 ^合機構 行軌道與馬達間的硬體差異由於兩平 象，因此，該同步控制系統會經非同步現 輸出數值，判斷兩主/儒馬達已非同；=置：測器回傳 兩主/儒馬達的移動速度，亦即，採二：即控制 式，八主/ /誓& E 土 子才双/則回饋控制方 目的兩馬達隨時修正其間的誤差，而達到同步的 【實施方式】 首先請參閱第一圖所示，係為 示意圖，i主要……本發明應用的硬體結構 n w 刀6又於兩平行軌道上的主/僕馬達（工 )r (2〇)及—同時跨設於該平行的主/僕馬達（1〇 2 0 )之間的耦合機構（7工）組成，其中 機構具有位置檢知功能，又該叙合機 )可於兩主/僕馬達（1 〇 ) ( 2 0 )上平移。 請進-步參閱第二圖所示，係為驅動前揭主/ 的同步控制系統方塊圖’上述主，僕馬達（丄 )分別包含有第一、第二驅動電路（丄丄）（2 1 進—步裝設有第-、第二位置檢測器（12) (22)，且 591880 年月

而同步動作控制系 以檢測馬達對應平行軌道的相對位置， 統係包含有： 一力量誤差測量單元（3 馬達的第一、第二位置檢測器 主/僕馬達（1 〇 ) ( 2 〇 ) 形力量值； U )，係分別連接至主/僕 (12) (22)，以計算 間位移差對應的耦合機構變 一主馬達控制單元（5 )的第一驅動電路（11) 作； 〇 )，係控制該主馬達（工〇 ’以控制主馬達 〇 )的動 一僕馬達控制單元（6 )的第一驅動電路（2 1 ) 作； )，係控制該僕馬達（2 〇 以控制僕馬達（2 〇 )的動 單一位置控制單元（4 0 )，係分別與主/僕馬達控制 一 （50)/(60)輸入端及第一位置檢測器（12 的輸出端連接，以透過主/僕馬達控制單元（5 〇 ) / ^◦^時控制主/僕馬達㈠⑹“㈡行進位移 〇 上述同步動作控制系統主要即時取得主/僕馬達（1 耦i ^ 2 0 )在軌道上的相對位置以及其位置差所對應的 機構變形力量數值，作為回授控制主/僕馬達（1 〇 〇 ( $ 〇 )同步動作的計算數據。由於位置控制單元（4 提七、一新路徑，因此，在新路徑命令輸入至主/僕馬 達（1 Π A ' (2 0 )時，則需與目前的所在位置進行比較 、冲^目前離新位置的距離。再與耦合機構變形力量誤 8 差測量單元（3 Ο )計算屮曰上^ ^ ^ 則位移差相對的耦合機構變 形力1比較，則可更畢譃砧 〇 土 $旱確地依照目前兩主/僕馬控行進的 狀恶，而達到同步動作的目的。 士、以上為本务明平行馬達同步動作控制系統的主要技術 ”兒月以下#對系統各組成進行說明： 上述力1誤差測量單元「 里早70 ( 3 0 )，係包含有一耦合機 構變形力量估測器（3 〉 d 1 }、一力置指令產生器（32) 及力量控制器（3 3 )，使士 ·松 ) 八中·第一/第二位置檢測器（ (2 2 )的輸出數值相減以計算兩主/僕馬達（工 旦（2 0 )即時位置誤差值，再將此位置誤差值利用力 量估測器（31測出相對耦合機構變形力量數值後， 再與力量指令產生考 玍裔C 3 2 )的預設力量數值相減，將差 值輸出至力量控制5| 、 ° ( 3 3 )，以求得實際與預測的耦合 機構變形力量相差齡枯 數值並輸出至主/僕馬達速度控制單 元（5 0 ) / ( 6 〇 )。 上述主馬達控制單元（5 〇 )主要決定主馬達（工〇 ^的移動速度’而包含有一主馬達速度控制器（51)及 減法益（52)。該主馬達速度控制器（51)與力量 控制器（3 3 )透過減法器（5 2 )相減，以計算兩者之 差後’再透過第-驅動電路（1 1 )控制主馬達（1 〇 ) 速度。 、上述僕馬達控制單元（6 0 )主要決定僕馬達（2 〇 的移動速度，其包含有-僕馬達速度控制H ( 6 1 )及 加法裔（6 2 )，該僕馬達速度控制器（6丄）輸出端 的輪 與力量控制器（3 3 加後，再透過第二驅動電路 的速度。 出信號透過加法器（6 2 )相 (2 1 )控制僕馬達（2 〇 ) 二元（4〇)主要輸出控制"僕馬達 生器(匕n::r:，含有-路徑指令產 令產生¥ U \ 立置&制$ ( 4 2 )。該路裡指 == 需與配合主…10)目前位置以估 檢測器（12)輸出I::令產生器（41)#第-位置 2)輸出數值相減’再輸入至主馬達位置控制 二）’而主馬達控制器（42)進一步與第一位置 “ a ( 1 2 )輸出數值的相對速度（以微分估測）進行 相減’以求得控制主馬達速度控制器（5丄）的速度值。 ，於撲馬達速度控制器（6 1 )的控制速度值，則係由路 &指令產生器（4 1 )與第一位置檢測器（工2)的差進 v與第-位置檢測器（2 2 )輸出的相對速度數值（以 微分進行估測）相減而得’是以’撲馬達（2 〇 )速度控 制係隨主馬達（i 〇 )的目前位置而變動，而令僕馬達（ 2〇)速度及位移修正至與主馬達（1〇)同步。 上述控制兩平行主/僕馬達（i 〇) / (2 〇)達同 步行進的技術，於初始啟動兩主/僕馬達（1 〇 )/( 2 〇 )時，先對主馬達（1 〇 )施以速度及位置的命令，再 依據兩第一、第二位置檢測器（12) (22)回送的數 值，配合力量誤差測量單元（3 0 )及主/僕馬達控制單 凡（50) / (60)調整主/僕馬達（i〇) /(2〇 10 ^91880 年月日W Η 93· 2」_，幻 )的行進速度，—直修正到主/僕馬it(io)/(20 )呈同步行進為止’此修正調整同步技術仍繼續進行，由 於則揭各早7G皆可以軟體實現，故可令硬體馬達機構配合 一台電腦控制同步行進，如第三圖所示。 由上述可知，本發明係主要利用即時檢測位移差配合 回饋控制兩平行馬達的運轉速度，令兩馬達修正至同步的 運轉，由於僅控制主黾；查Μ 、 主馬達的位置及速度，因此，僕馬達的 運轉則^前揭結構跟隨主馬達啟動，並修正至主、樸馬達 同Y疋以’本發明考慮_兩平行馬達實際運轉時，因硬 體、、’。構或執道產生的誤差，故可確實使兩馬達於實際運轉 時，隨時保持同步運轉的狀態。 為b本&明確實具有產業上利用性，並符合新穎 性、進步性等要件，爰依法提出申請。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第一圖：係本發明的立體外觀圖。 67系、本卷明控制手段實體化的方塊圖（代表圖）。 第一圖係、本發明第一圖配合電腦實現第二圖同步控制的 示意圖。 二）元件代表符號 (1 0 )主馬達 (1 2 )第一位置檢測器 (21)第二驅動電路 (3 0 )力量誤差測量單夭 (1 1 )第一驅動電路 (2 〇 )僕馬達 (2 2 )第二位置檢測器 (3 1 )力量估測器 11 591880 (3 2 )力量指令產生器 （3 3 )力量控制器 (4 0 )位置控制單元 （4 1 )路徑指令產生器 (4 2 )主馬達位置控制器（5 0 )主馬達控制單元 (5 1 )主馬達速度控制器（5 2 )減法器 (6 0 )僕馬達控制單元 （6 1 )僕馬達速度控制器 (6 2 )加法器 （7 0 )電腦 (7 1 )耦合機構

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Claims (1)

1. 拾、申請專利範圍 1 分設於兩平行：：：線性伺服馬達同步控制系統，係控制 中兩主/僕Μ 的主/僕馬達達同步動作的技術，其 具有位置檢知功处兮 s機構，又主/僕馬達機構 功恥’該同步控制系統包含有： —力量誤差測量單 對應平行軌道位置， 主I /僕馬達回傳的即時 合機構變形力量值； 馬達間位移差對應的輕 _2達速度㈣單元，係連接於主馬達與 里^間，以控制主馬達移動速度； 測量：控制單元，係連接於僕馬達與力量誤差 里早兀間，係控制僕馬達移動速度； 位置控制單元，传將Φ / 較 係將主/僕馬達位置與路徑位置相 ，，、、二制主、僕馬達速度控制單元的速度值； ’以：：：、：馬達配合目前移位的相對力量差及速度差 -整主、僕馬達間達同步作動。 同牛L如申請專利範圍第1項所述雙平行線性飼服馬達 /工制系統’該力量誤差測量單元係包含有一力量估測 1數2量指令產生器及一力量控制器，力量估測器的輸 輕八機 俄馬達即時位置差，以將位置差估測出相對 量=構變形力量數值後，與該力量指令產生器的預設力 相減’再將差值輸出至力量控制器，以求得實際愈 預謂的力量相差數值。 /、/、 13 二如中請專利範圍第項所述雙平行線性祠服 控制系統’該主馬達控制單元包含有—主馬達速 二:二一減法器，：主馬達速度控制器與力量控制器 p /盗目減，以計算兩者間差進而控制主馬達速度。 4如申請專利範圍第3項所述雙平行線性飼服馬達 2步_統，該僕馬達控制單元係包含有一儒馬達速度 二制态及加法器，該僕馬達速度控制器輸出端與力量控 制器透過加法器相加，作為控制僕馬達的速度。 _ 5·如巾請專利範圍第4項所述雙平行線性伺服馬達 =步控制系統’該位置控制單元係包含有一路徑指令產生 益及一^馬達位置控制器；該路徑指令產生器係與配合主 ’’、達目月j位置以估异相距距離，路徑指令產生器與第一位 置檢測器輸出數值相減’再輪入至主馬達位置控制器，而 ，馬達速度控制器進一步與微分後的第一位置檢測器輸出 上值相減以求知控制主馬達速度控制器的速度值，又， :奠馬達速度控制益的控制速度值係由路徑指令產生器與 位置k測益的差進一步與微分後的第二位置檢測器相 減而得。 _ 6彡申°月專利範圍第1項所述雙平行線性飼服馬達 同步控制系統’該主、僕馬達為飼服馬達。