一种双冗余机电伺服机构余度切换方法技术

技术编号:18938768 阅读:55 留言:0更新日期:2018-09-15 10:43
本发明专利技术涉及一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,双冗余机电伺服机构包括伺服控制器、双冗余伺服通道、差速器、作动器、伺服指令调度系统,所述双冗余伺服通道包括伺服通道A和伺服通道B,其中每个伺服通道均包括驱动器、伺服电机、制动器;所述机构内含多余度位移传感器;伺服通道A和伺服通道B均能锁定和解锁,从锁定指令下发到完全锁定,称之为锁定期,从解锁指令下发到完全解锁,称之为解锁期,所述制动器的解锁时间比锁定时间短;所述伺服指令调度系统用以分配伺服通道A及伺服通道B的伺服指令。本发明专利技术可在机构某一通道发生故障时隔离故障通道,故障排除后恢复余度,并在切换过程保持机构的高性能输出。

Redundancy switching method for dual redundancy electromechanical servo mechanism

The invention relates to a redundancy switching method for a dual-redundancy electromechanical servo mechanism. The dual-redundancy electromechanical servo mechanism comprises a servo controller, a dual-redundancy servo channel, a differential, an actuator, and a servo instruction scheduling system. The dual-redundancy servo channel includes a servo channel A and a servo channel B, wherein each servo channel includes a driver. Servo motor, brake; the mechanism contains redundant displacement sensors; servo channel A and servo channel B can lock and unlock from the lock command down to the full lock, called the lock period, from unlock command down to the complete unlock, called the unlock period, the unlock time of the brake is shorter than the lock time. The servo command scheduling system is used to allocate servo instructions of servo channel A and servo channel B. The invention can isolate the fault channel when a fault occurs in a channel of the mechanism, recover the redundancy after the fault is eliminated, and maintain the high-performance output of the mechanism during the switching process.

【技术实现步骤摘要】
一种双冗余机电伺服机构余度切换方法
本专利技术涉及一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,属于作动器控制领域。
技术介绍
机电伺服机构对可靠性的要求越来越高。为了提高可靠性,目前采用多余度机电伺服机构。目前已公开的余度切换方法,只涉及宏观的余度切换策略,并未对余度切换过程进行具体研究。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题本专利技术提出一种双余度机电伺服机构余度切换方法,其可在机电伺服机构某一通道发生故障时隔离故障通道,故障排除后恢复余度,并在切换过程保持机电伺服机构的高性能输出。(二)技术方案一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,双冗余机电伺服机构包括伺服控制器、双冗余伺服通道、差速器、作动器、伺服指令调度系统,所述双冗余伺服通道包括伺服通道A和伺服通道B,其中每个伺服通道均包括驱动器、伺服电机、制动器,所述机构内含多余度位移传感器;伺服通道A和伺服通道B均能锁定和解锁,从锁定指令下发到完全锁定,称之为锁定期,从解锁指令下发到完全解锁,称之为解锁期,所述制动器的解锁时间比锁定时间短;所述伺服指令调度系统用以分配伺服通道A及伺服通道B的伺服指令;伺服指令调度系统控制周期T0远小于解锁时间T1和锁定时间T2,满足T1>10T0;T2>10T0。其中,在主-备单电机模式下,机构中作为主通道的伺服通道A正常工作,作为备份通道的伺服通道B的伺服电机被锁定;当伺服通道A发生故障时,伺服通道A的伺服电机经其制动器制动后被锁定,伺服通道B的伺服电机解锁。所述故障为可恢复故障,其不包括安全控制器DSP故障和作动器位移传感器不可用故障。其中,在主-备单电机模式下故障隔离余度切换过程如下:伺服通道A发出故障信号之前,伺服通道A的指令PA指令与当前伺服指令P指令保持一致;伺服通道A在锁定期内,伺服通道A中的伺服电机处于故障状态已不可控,但其位置反馈正常,在惯性及负载作用下其运动未知;伺服通道A在锁定期内,伺服指令调度系统根据当前伺服指令P指令以及伺服通道A的位置反馈指令PA反馈决定伺服通道B的指令PB指令,满足PB指令=P指令-PA反馈,以保证丝杠输出与指令一致;伺服通道A锁定完成后,伺服通道B的指令满足PB指令=P指令。其中,主-备单电机模式下故障恢复余度切换过程如下:当伺服通道A由故障状态转变为正常状态时,解锁伺服通道A的伺服电机,在伺服通道A的解锁完成之前,伺服通道B中的指令PB指令与当前伺服指令P指令一致,即PB指令=P指令;伺服通道A解锁完成之后,伺服通道B进入锁定期之前,伺服通道A中的指令PA指令逐渐增大为当前伺服指令P指令,而伺服通道B的指令满足PB指令=P指令-PA反馈;在伺服通道B锁定期期间,伺服通道A中的指令满足PA指令=P指令-PB反馈,在伺服通道B锁定完成后,伺服通道A完全恢复正常工作,达到PA指令=P指令。其中,在主-主双电机模式下故障隔离余度切换过程如下:伺服通道A和伺服通道B同时工作,且各分担一半的当前伺服指令P指令,即PA指令=PB指令=0.5P指令;当伺服通道A出现故障时,伺服通道A的伺服电机经该通道的制动器制动后被锁定,在伺服通道A的锁定期内,伺服通道B中的指令PB指令满足PB指令=P指令-PA反馈,其中PA反馈为伺服通道A的位置反馈指令,在伺服通道A锁定完成后,伺服通道B中的指令满足PB指令=P指令。其中,在主-主双电机模式下故障恢复余度切换过程如下:当伺服通道A由故障状态转变为正常状态时,即处于伺服通道A的解锁期时,伺服通道A执行的指令满足PA指令=P指令-PB反馈,伺服通道B执行的指令满足PB指令=0.5P指令,在伺服通道A解锁完成后,伺服通道A和伺服通道B执行的指令满足PA指令=PB指令=0.5P指令。(三)有益效果本专利技术具有如下技术效果:1、实现了单电机工作模式和双电机工作模式,并可由主控系统根据实际工况进行切换;2、覆盖故障隔离与故障恢复全过程;3、提出余度切换时序及伺服指令调度系统,可在单伺服通道故障发生后做到机电伺服系统状态全程可控;4、状态切换过程平稳,冲击低,可靠性高。附图说明图1在主-备单电机模式下故障隔离余度切换示意图。图2在主-备单电机模式下故障隔离余度切换时序图。图3在主-备单电机模式下故障恢复余度切换时序图。图4在主-主双电机模式下故障隔离余度切换示意图。图5在主-主双电机模式下故障隔离余度切换时序图。图6在主-主双电机模式下故障恢复余度切换时序图。具体实施方式本专利技术涉及一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其中,双冗余机电伺服机构包括伺服控制器、双冗余伺服通道、差速器、作动器、伺服指令调度系统,所述双冗余伺服通道包括伺服通道A和伺服通道B,其中每个伺服通道均包括驱动器、伺服电机、制动器,所述机电伺服机构内含多余度位移传感器;伺服通道A和伺服通道B均能锁定和解锁,从锁定指令下发到完全锁定,称之为锁定期,从解锁指令下发到完全解锁,称之为解锁期,所述制动器的解锁时间比锁定时间短;所述伺服指令调度系统用以分配伺服通道A及伺服通道B的伺服指令。参照图1,在主-备单电机模式下,所述机电伺服机构中作为主通道的伺服通道A正常工作,作为备份通道的伺服通道B的伺服电机被锁定。当伺服通道A发生故障时,伺服通道A的伺服电机经该通道的制动器制动后被锁定,伺服通道B的伺服电机解锁。所述故障为可恢复故障,其不包括安全控制器DSP故障和作动器位移传感器不可用故障。参照图2,在主-备单电机模式下故障隔离余度切换过程如下:伺服通达A发出故障信号之前,伺服通道A的指令PA指令与当前伺服指令P指令保持一致。伺服通道A在锁定期内,伺服通道A中的伺服电机处于故障状态已不可控,但其位置反馈正常,在惯性及负载作用下其运动未知。伺服通道A在锁定期内,伺服指令调度系统根据当前伺服指令P指令以及伺服通道A的位置反馈指令PA反馈决定伺服通道B的指令PB指令,满足PB指令=P指令-PA反馈,以保证丝杠输出与指令一致。伺服通道A锁定完成后,伺服通道B的指令满足PB指令=P指令。参见图3,主-备单电机模式下故障恢复余度切换过程如下:当伺服通道A由故障状态转变为正常状态时,解锁伺服通道A的伺服电机,在伺服通道A的解锁完成之前,伺服通道B中的指令PB指令与当前伺服指令P指令一致,即PB指令=P指令。伺服通道A解锁完成之后,伺服通道B进入锁定期之前,伺服通道A中的指令PA指令逐渐增大为当前伺服指令P指令,而伺服通道B的指令满足PB指令=P指令-PA反馈。在伺服通道B锁定期期间,伺服通道A中的指令满足PA指令=P指令-PB反馈,在伺服通道B锁定完成后,伺服通道A完全恢复正常工作,达到PA指令=P指令。参见图4、图5,在主-主双电机模式下故障隔离余度切换过程如下:伺服通道A和伺服通道B同时工作,且各分担一半的当前伺服指令,即PA指令=PB指令=0.5P指令。当伺服通道A出现故障时,伺服通道A的伺服电机经其制动器制动后被锁定,在伺服通道A的锁定期内,伺服通道B中的指令满足PB指令=P指令-PA反馈,在伺服通道A锁定完成后,伺服通道B中的指令满足PB指令=P指令。参照图6,在主-主双电机模式下故障恢复余度切换过程如下:当伺服通道A由故障状态转变为正常状态时,即处于伺服通道A的解锁期时,伺服通道A执行的指令满足本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其特征在于,双冗余机电伺服机构包括伺服控制器、双冗余伺服通道、差速器、作动器、伺服指令调度系统,所述双冗余伺服通道包括伺服通道A和伺服通道B,其中每个伺服通道均包括驱动器、伺服电机、制动器,所述机构内含多余度位移传感器;伺服通道A和伺服通道B均能锁定和解锁,从锁定指令下发到完全锁定,称之为锁定期,从解锁指令下发到完全解锁,称之为解锁期,所述制动器的解锁时间比锁定时间短;所述伺服指令调度系统用以分配伺服通道A及伺服通道B的伺服指令;伺服指令调度系统控制周期T0远小于解锁时间T1和锁定时间T2,满足T1>10T0;T2>10T0。

【技术特征摘要】
1.一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其特征在于,双冗余机电伺服机构包括伺服控制器、双冗余伺服通道、差速器、作动器、伺服指令调度系统,所述双冗余伺服通道包括伺服通道A和伺服通道B,其中每个伺服通道均包括驱动器、伺服电机、制动器,所述机构内含多余度位移传感器;伺服通道A和伺服通道B均能锁定和解锁,从锁定指令下发到完全锁定,称之为锁定期,从解锁指令下发到完全解锁,称之为解锁期,所述制动器的解锁时间比锁定时间短;所述伺服指令调度系统用以分配伺服通道A及伺服通道B的伺服指令;伺服指令调度系统控制周期T0远小于解锁时间T1和锁定时间T2,满足T1>10T0;T2>10T0。2.如权利要求1所述的一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其特征在于,在主-备单电机模式下,机构中作为主通道的伺服通道A正常工作,作为备份通道的伺服通道B的伺服电机被锁定;当伺服通道A发生故障时,伺服通道A的伺服电机经其制动器制动后被锁定,伺服通道B的伺服电机解锁。3.如权利要求2所述的一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其特征在于,所述故障为可恢复故障,其不包括安全控制器DSP故障和作动器位移传感器不可用故障。4.如权利要求3所述的一种双冗余机电伺服机构余度切换方法,其特征在于,在主-备单电机模式下故障隔离余度切换过程如下:伺服通道A发出故障信号之前,伺服通道A的指令PA指令与当前伺服指令P指令保持一致;伺服通道A在锁定期内,伺服通道A中的伺服电机处于故障状态已不可控,但其位置反馈正常,在惯性及负载作用下其运动未知;伺服通道A在锁定期内,伺服指令调度系统根据当前伺服指令P指令以及伺服通道A的位置反馈指令PA反馈决定伺服通道B的指令PB指令,满足PB指令=P指令-PA反馈,以保证丝杠输出与指令...

【专利技术属性】
技术研发人员:尹业成何雨枫闫海媛宋浩王令岩
申请(专利权)人:北京精密机电控制设备研究所
类型:发明
国别省市:北京,11

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