一种双电机协同控制系统和方法技术方案

本发明专利技术属于电机驱动控制技术领域，具体涉及一种双电机协同控制系统和方法，系统包括：第一电机、第一电机传感器、第二电机、第二电机传感器和控制器，控制器包括主控芯片、电源模块、第一功率模块和第二功率模块；主控芯片接收第一电机传感器和第二电机传感器的信号以及第一电机和第二电机的电流反馈信号，并通过控制算法分别得到用来驱动第一电机和第二电机的多相PWM信号，第一功率模块和第二功率模块接收多相PWM信号后生成相应的多相电压信号分别驱动第一电机和第二电机。控制方法为：分别对两电机的电流进行闭环控制，对两电机之间的位置差和/或位移差和/或速度差进行闭环控制。本发明专利技术性价比高，系统结构简单且控制精度高。

【技术实现步骤摘要】
一种双电机协同控制系统和方法
本专利技术属于电机驱动控制
，具体涉及一种双电机协同控制系统和方法。
技术介绍
现代机械装置中，常常需要对多个电机进行协同控制，其中最常见的是双电机协同控制。比如：装有两个独立动力轮、无差速器的小车，依靠两个轮子的同步转动实现直线行走，依靠两轮差速运动实现转弯。再比如驱动较长轴或柔性轴时采用的双电机同轴控制，要求两台电机高度同步运转。现有双电机协同控制系统采用的是一个指令单元对两个电机驱动单元的系统结构，依靠两个指令的差异或同步来实现对两个电机的控制。在控制性能要求较高的场合，会引入位置差、速度差闭环调节，但这增加了指令复杂度，并且对指令频率要求很高，往往系统造价很高。尤其在多个动力轮驱动的车辆控制中，通常采用转矩控制方式，横向并排两个轮的转速同步性能直接影响车辆行驶方向的操控性能，如果依靠指令单元加入速度差闭环实现协同控制，两台驱动器反馈的速度信号会因为各自的晶体振荡器震荡频率之间精度的差别，产生一个无法检测和补偿的误差，理论上就无法实现真正的同步控制。实际应用中，如果两台驱动电机转速很高，这个误差就有可能较大。综上所述，现有双电机控制方法存在以下缺陷：1、系统结构复杂，影响可靠性；2、驱动器间晶体振荡器频率之间的差异会影响协同控制性能；3、实现位置差、速度差闭环调节的硬件要求和成本太高；4、未考虑电机参数差异。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中协同控制指令复杂，系统造价高，容易产生误差和控制精度低的缺陷，而提供一种性价比高，系统结构简单、控制精度高的双电机协同控制系统和方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种双电机协同控制系统，其特征在于，包括：第一电机、用来测量所述第一电机转速和/或位置的第一电机传感器、第二电机、用来测量所述第二电机转速和/或位置的第二电机传感器和控制器，所述控制器包括主控芯片、电源模块、第一功率模块和第二功率模块；所述主控芯片接收第一电机传感器和第二电机传感器的信号以及第一电机和第二电机的电流反馈信号，并通过控制算法分别得到用来驱动第一电机和第二电机的多相PWM电压信号，所述电源模块为第一功率模块和第二功率模块提供母线电源，所述第一功率模块和第二功率模块分别接收所述多相PWM电压信号后根据电源模块提供的母线电源生成相应的多相电压信号分别驱动第一电机和第二电机。进一步地，所述主控芯片得到的多相PWM电压信号分为U+、U-、V+、V-、W+和W-六路，所述第一功率模块和第二功率模块生成的多相电压信号为三相电压。进一步地，所述第一电机传感器和第二电机传感器为位置传感器。更进一步地，所述第一电机传感器和第二电机传感器为速度传感器。一种双电机协同控制方法，其特征在于，分别对两电机的电流进行闭环控制，对两电机之间的位置差和/或位移差和/或速度差进行闭环控制。进一步地，若第一电机传感器和第二电机传感器为位置传感器，对双电机的位置协同控制方法为：位置控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机的反馈电流I1_fb和第二电机的反馈电流I2_fb，同时读取第一位置传感器检测输出的反馈角位置θ1_fb和第二位置传感器检测输出的反馈角位置θ2_fb；位置差处理器根据反馈角位置θ1_fb和反馈角位置θ2_fb通过计算处理输出反馈位置/位移差ΔP_fb，经过微分器计算后又输出反馈速度差ΔV_fb；位置差控制器根据位置/位移指令P_ref和反馈位置/位移差ΔP_fb的差值ΔP通过计算输出速度差目标值ΔV；速度差控制器根据速度差目标值ΔV和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV’通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；第一电流控制器根据电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的差值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过第一功率模块驱动第一电机；第二电流控制器根据电流差目标值ΔI2和反馈电流I2_fb的差值ΔI’2通过计算输出驱动电压ΔU2，再转化成PWM信号通过第二功率模块驱动第二电机。进一步地，所述第一电机传感器和第二电机传感器为位置传感器，双电机速度协同控制方法为：速度控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机的反馈电流I1_fb和第二电机的反馈电流I2_fb，同时读取第一位置传感器检测输出的反馈角位置θ1_fb和第二位置传感器检测输出的反馈角位置θ2_fb；位置差处理器根据反馈角位置θ1_fb和反馈角位置θ2_fb通过计算处理输出反馈位置/位移差ΔP_fb，经过微分器计算后又输出反馈速度差ΔV_fb；速度差控制器根据速度指令V_ref和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；第一电流控制器根据电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的差值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过第一功率模块驱动第一电机；第二电流控制器根据电流差目标值ΔI2和反馈电流I2_fb的差值ΔI’2通过计算输出驱动电压ΔU2，再转化成PWM信号通过第二功率模块驱动第二电机。进一步地，所述第一电机传感器和第二电机传感器为速度传感器，双电机速度协同控制方法为：速度控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机的反馈电流I1_fb和第二电机的反馈电流I2_fb，同时读取第一速度传感器检测输出的反馈速度V1_fb和第二速度传感器检测输出的反馈速度V2_fb；速度差处理器根据反馈速度V1_fb和反馈速度V2_fb通过计算处理输出反馈速度差ΔV_fb；速度差控制器根据速度指令V_ref和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；电流1控制器根据电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的差值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过第一功率模块驱动第一电机；第二电流控制器根据电流差目标值ΔI2和反馈电流I2_fb的差值ΔI’2通过计算输出驱动电压ΔU2，再转化成PWM信号通过第二功率模块驱动第二电机。进一步地，所述双电机协同控制方法还包括转矩协同控制，所述第一电机传感器和第二电机传感器为位置传感器，双电机转矩协同控制方法为：转矩控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机反馈电流I1_fb和第二电机反馈电流I2_fb，同时读取第一位置位置传感器检测输出的反馈角位置θ1_fb和第二位置传感器检测输出的反馈角位置θ2_fb；位置差处理器根据反馈角位置θ1_fb和反馈角位置θ2_fb通过计算处理输出反馈位置差或位移ΔP_fb，经过微分器计算后又输出反馈速度差ΔV_fb；转矩处理器根据转矩指令T_ref和反馈速度差ΔV_fb计算处理输出电流目标值I_ref和速度目标值V_ref；速度差控制器根据速度目标值V_ref和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；电流1控制器根据电流目标值I_ref、电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的计算值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过功第一率模块驱动第一电机；第二电流控制器根据电流目标值I_ref、电流差目标值ΔI2和反馈电流I2_fb的计算值ΔI’2通过计算输出驱动电压ΔU2，再转化成PWM信号通过第二功率模块驱动第二电机。更进一步地，所述双电机协同控制方法还包括转矩协同控制，所述第一电机传感器和第二电机传感器为速度本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种双电机协同控制系统，其特征在于，包括：第一电机(11)、用来测量所述第一电机(11)转速和/或位置的第一电机传感器(21)、第二电机(12)、用来测量所述第二电机(12)转速和/或位置的第二电机传感器(22)和控制器(3)，所述控制器(3)包括主控芯片(31)、电源模块(32)、第一功率模块(33)和第二功率模块(34)；所述主控芯片(31)接收第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)的信号以及第一电机(11)和第二电机(12)的电流反馈信号，并通过控制算法分别得到用来驱动第一电机(11)和第二电机(12)的多相PWM信号，所述电源模块(32)为第一功率模块(33)和第二功率模块(34)提供母线电源，所述第一功率模块(33)和第二功率模块(34)分别接收所述多相PWM信号后根据电源模块(32)提供的母线电源生成相应的多相电压信号分别驱动第一电机(11)和第二电机(12)。

【技术特征摘要】
1.一种双电机协同控制系统，其特征在于，包括：第一电机(11)、用来测量所述第一电机(11)转速和/或位置的第一电机传感器(21)、第二电机(12)、用来测量所述第二电机(12)转速和/或位置的第二电机传感器(22)和控制器(3)，所述控制器(3)包括主控芯片(31)、电源模块(32)、第一功率模块(33)和第二功率模块(34)；所述主控芯片(31)接收第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)的信号以及第一电机(11)和第二电机(12)的电流反馈信号，并通过控制算法分别得到用来驱动第一电机(11)和第二电机(12)的多相PWM信号，所述电源模块(32)为第一功率模块(33)和第二功率模块(34)提供母线电源，所述第一功率模块(33)和第二功率模块(34)分别接收所述多相PWM信号后根据电源模块(32)提供的母线电源生成相应的多相电压信号分别驱动第一电机(11)和第二电机(12)。2.根据权利要求1所述的双电机协同控制系统，其特征在于，所述主控芯片(31)得到的多相PWM信号分为U+、U-、V+、V-、W+和W-六路，所述第一功率模块(33)和第二功率模块(34)生成的多相电压信号为三相电压。3.根据权利要求2所述的双电机协同控制系统，其特征在于，所述第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)为位置传感器。4.根据权利要求2所述的双电机协同控制系统，其特征在于，所述第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)为速度传感器。5.一种根据权利要求1所述的双电机协同控制系统的协同控制方法，其特征在于，分别对两电机的电流进行闭环控制，对两电机之间的位置差和/或位移差和/或速度差进行闭环控制。6.根据权利要求5所述的双电机协同控制方法，其特征在于，若第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)为位置传感器，对双电机的位置协同控制方法为：位置控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机(11)的反馈电流I1_fb和第二电机(12)的反馈电流I2_fb，同时读取第一位置传感器(211)检测输出的反馈角位置θ1_fb和第二位置传感器(221)检测输出的反馈角位置θ2_fb；位置差处理器(4)根据反馈角位置θ1_fb和反馈角位置θ2_fb通过计算处理输出反馈位置/位移差ΔP_fb，经过微分器(5)计算后又输出反馈速度差ΔV_fb；位置差控制器(9)根据位置/位移指令P_ref和反馈位置/位移差ΔP_fb的差值ΔP通过计算输出速度差目标值ΔV；速度差控制器(6)根据速度差目标值ΔV和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV’通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；第一电流控制器(71)根据电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的差值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过第一功率模块(33)驱动第一电机(11)；第二电流控制器(72)根据电流差目标值ΔI2和反馈电流I2_fb的差值ΔI’2通过计算输出驱动电压ΔU2，再转化成PWM信号通过第二功率模块(34)驱动第二电机(12)。7.根据权利要求5所述的双电机协同控制方法，其特征在于，所述第一电机传感器(21)和第二电机传感器(22)为位置传感器，双电机速度协同控制方法为：速度控制中断开始后，触发电流采样获得第一电机(11)的反馈电流I1_fb和第二电机(12)的反馈电流I2_fb，同时读取第一位置传感器(211)检测输出的反馈角位置θ1_fb和第二位置传感器(221)检测输出的反馈角位置θ2_fb；位置差处理器(4)根据反馈角位置θ1_fb和反馈角位置θ2_fb通过计算处理输出反馈位置/位移差ΔP_fb，经过微分器(5)计算后又输出反馈速度差ΔV_fb；速度差控制器(6)根据速度指令V_ref和反馈速度差ΔV_fb的差值ΔV通过计算输出电流差目标值ΔI1和ΔI2；第一电流控制器(71)根据电流差目标值ΔI1和反馈电流I1_fb的差值ΔI’1通过计算输出驱动电压ΔU1，再转化成PWM信号通过第一功率模块(33)驱动第一电机(11)；第二电流控制器(72)根据电流差目标值ΔI...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杰，蔡一，石晶合，
申请(专利权)人：常州寻心电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32