双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器技术方案

本发明专利技术提供了一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器，所述双驱龙门平台驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：所述第一位置检测单元，用于获取第一运动部件在第一导轨上的第一位置；所述第二位置检测单元，用于获取第二运动部件在第二导轨上的第二位置；所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量。本发明专利技术根据横梁两侧的位置偏差生成速度前馈分量，并由两个位置控制器分别根据上述速度前馈分量控制横梁两端移动，补偿了实际应用中的建模误差，实现了高速、高精度龙门双驱控制。

Driving System, Method, Equipment and Computer Readable Memory of Double-drive Gantry Platform

The invention provides a driving system, method, equipment and computer readable memory of a double-drive gantry platform. The driving system of the double-drive gantry platform includes a first position detection unit, a second position detection unit and a yaw vibration suppression unit. The first position detection unit is used to obtain the first position of the first moving part on the first guide rail. The position detection unit is used to obtain the second position of the second moving part on the second guide rail; the pendulum vibration suppression unit is used to obtain the position synchronization deviation according to the first position and the second position, and to generate the velocity feed-forward component according to the position synchronization deviation. The speed feed-forward component is generated according to the position deviation of the two sides of the cross beam, and the two position controllers control the movement of the two ends of the cross beam according to the speed feed-forward component respectively. The modeling error in practical application is compensated, and the high-speed and high-precision double-drive control of the gantry is realized.

【技术实现步骤摘要】
双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器
本专利技术实施例涉及永磁同步电机驱动系统领域，更具体地说，涉及一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器。
技术介绍
双驱龙门平台(Dual-DriveGantryMachine)广泛应用于发光二极管、半导体、平面显示、激光切割和机床加工等精密制造工业领域。如图1所示，是典型的双驱龙门平台的示意图，该双驱龙门平台包括两条滑轨11、横梁12、滑块13以及加工头或Z轴机构14。上述两条滑轨11以一定间距沿x方向设置，横梁12横跨在滑轨11上，横梁12的两个端部分别具有运动部件以及分别驱动两个运动部件在滑轨11上运行的两台电机，通过上述电机可控制横梁12沿x方向运动。滑块13安装于横梁12的导轨上，一台电机控制滑块13沿y方向运动。加工头或z轴机构14安装于滑块13上。上述电机可采用直线电机直接驱动运行，也可采用旋转电机配合滚珠丝杠或齿轮齿条等结构驱动运行。由于双驱龙门平台具有大跨度、高刚性、强耦合的结构特性，要实现高精度高速同步控制，对控制装置的解耦能力提出了严苛要求。对于龙门跨度相对较小、机械对称、刚性和速度要求较低的应用场合，可采用基于位置同步偏差的交叉解耦方式，反复调整龙门轴驱动器的环路增益，达到平稳控制的目的。如果想进一步提高运行速度，可采用主-从控制方式，即主轴控制横梁在y方向的位置，从轴采用位置控制或者转矩控制模式，跟随主轴运行。对于跨度较大，机械存在一定的差异，运行速度和精度要求较高的情况下，需要采用基于模型的交叉解耦和补偿控制方式。然而，上述基于位置同步偏差的交叉解耦方案，存在解耦能力不强、对机械结构依赖较大、参数调试复杂、且易产生偏摆振动的问题。对于主-从控制方式，则存在以下问题：无法主动抑制横梁本身的弹性振动模态；无法消除横梁、滑块和负载的运动，对龙门同步运行造成扰动；对机械安装对称性要求较高；在高加减速高速运行时，机械磨损较大。
技术实现思路
本专利技术实施例针对上述基于位置同步偏差的交叉解耦方案，存在解耦能力不强、对机械结构依赖较大、参数调试复杂、且易产生偏摆振动的问题，以及主-从控制方式无法主动抑制横梁本身的弹性振动模态、无法消除横梁、滑块和负载的运动、对龙门同步运行造成扰动、对机械安装对称性要求较高、在高加减速高速运行时，机械磨损较大的问题，提供一种双驱龙门平台驱动系统、方法、设备及计算机可读存储器。本专利技术实施例解决上述技术问题的技术方案是，提供一种双驱龙门平台驱动系统，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，所述驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：所述第一位置检测单元，用于获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置；所述第二位置检测单元，用于获取所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。优选地，所述第一位置检测单元包括第一补偿子单元，所述第二位置检测单元包括第二补偿子单元，其中：所述第一补偿子单元，用于使用第一补偿值对所述第一位置检测单元检测获得的所述第一运动部件的位置进行补偿，并生成所述第一位置；所述第二补偿子单元，用于使用第二补偿值对所述第二位置检测单元检测获得的所述第二运动部件的位置进行补偿，并生成所述第二位置。优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第一位置补偿器和第一差值计算单元，其中：所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；所述第一位置补偿器，用于使用第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；所述第一差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值与所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入。优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第二位置补偿器和第二差值计算单元，其中：所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；所述第二位置补偿器，用于使用第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；所述第二差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值与所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入。优选地，所述驱动系统包括指令发生单元、第三位置补偿器、第四位置补偿器、第三差值计算单元、第四差值计算单元、第五差值计算单元、第六差值计算单元，所述偏摆振动抑制单元包括第一抑制子单元和第二抑制子单元，所述速度前馈分量包括第一分量和第二分量，且所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压；所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；所述第三位置补偿器，用于使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿；所述第四位置补偿器，用于使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；所述第三差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入；所述第四差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；所述第五差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，以及根据所述第九差值和第二位置生成第十差值，并将所述第十差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入；所述第六差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值与第十差值生成第十二差值；所述第一抑制子单元，用于根据所述第八差值生成所述第一分量；所述第二抑制子单元，用于根据所述第十二差值生成所述第二分量。本专利技术实施例还提供一种双驱龙门平台驱动方法，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，所述方法包括：获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。优选地，所述获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置以及所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置，包括：通过第一位置检测装置检测所述第一运动部件的位置，以及通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双驱龙门平台驱动系统，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，其特征在于，所述驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：所述第一位置检测单元，用于获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置；所述第二位置检测单元，用于获取所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。

【技术特征摘要】
1.一种双驱龙门平台驱动系统，所述双驱龙门平台包括用于驱动横梁第一端的第一运动部件在第一导轨上移动的第一电机、用于驱动横梁第二端的第二运动部件在第二导轨上移动的第二电机，且所述第一电机由第一位置控制器驱动运行、所述第二电机由第二位置控制器驱动运行，其特征在于，所述驱动系统包括第一位置检测单元、第二位置检测单元以及偏摆振动抑制单元，其中：所述第一位置检测单元，用于获取所述第一运动部件在所述第一导轨上的第一位置；所述第二位置检测单元，用于获取所述第二运动部件在所述第二导轨上的第二位置；所述偏摆振动抑制单元，用于根据所述第一位置和第二位置获取位置同步偏差，并根据所述位置同步偏差生成速度前馈分量；所述第一位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第一电机的驱动电压，所述第二位置控制器根据所述速度前馈分量调整输出到所述第二电机的驱动电压。2.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述第一位置检测单元包括第一补偿子单元，所述第二位置检测单元包括第二补偿子单元，其中：所述第一补偿子单元，用于使用第一补偿值对所述第一位置检测单元检测获得的所述第一运动部件的位置进行补偿，并生成所述第一位置；所述第二补偿子单元，用于使用第二补偿值对所述第二位置检测单元检测获得的所述第二运动部件的位置进行补偿，并生成所述第二位置。3.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第一位置补偿器和第一差值计算单元，其中：所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置；所述第一位置补偿器，用于使用第三补偿值对所述第一指令位置进行补偿；所述第一差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第一差值，以及根据所述第一差值与所述第一位置生成第二差值，并将所述第二差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入。4.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第二位置补偿器和第二差值计算单元，其中：所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第二指令位置；所述第二位置补偿器，用于使用第四补偿值对所述第二指令位置进行补偿；所述第二差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第三差值，以及根据所述第三差值与所述第二位置生成第四差值，并将所述第四差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入。5.根据权利要求1所述的双驱龙门平台驱动系统，其特征在于，所述驱动系统包括指令发生单元、第三位置补偿器、第四位置补偿器、第三差值计算单元、第四差值计算单元、第五差值计算单元、第六差值计算单元，所述偏摆振动抑制单元包括第一抑制子单元和第二抑制子单元，所述速度前馈分量包括第一分量和第二分量，且所述第一位置控制器根据所述第一分量调整输出到所述第一电机的驱动电压、所述第二位置控制器根据所述第二分量调整输出到所述第二电机的驱动电压；所述指令发生单元，用于根据来自上位机或输入设备的操作命令生成第一指令位置和第二指令位置；所述第三位置补偿器，用于使用第五补偿值对所述第一指令位置进行补偿；所述第四位置补偿器，用于使用第六补偿值对所述第二指令位置进行补偿；所述第三差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与第一位置生成第五差值，并将所述第五差值作为所述第一位置控制器的位置环的输入；所述第四差值计算单元，用于根据所述第一指令位置与经过补偿的第一指令位置生成第六差值，根据所述第六差值与所述第二位置生成第七差值以及根据所述第七差值和第五差值生成第八差值；所述第五差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与经过补偿的第二指令位置生成第九差值，以及根据所述第九差值和第二位置生成第十差值，并将所述第十差值作为所述第二位置控制器的位置环的输入；所述第六差值计算单元，用于根据所述第二指令位置与第一位置生成第十一差值，以及根据所述第十一差值与第十差值生成第十二差值；所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张文农，李海瑞，
申请(专利权)人：苏州汇川技术有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32