基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置，根据本发明专利技术的方法包括以下步骤：通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。本发明专利技术具有以下优点：基于位置同步控制，能够保证主轴和从轴的位置同步及力矩均衡，并且适用于包括但不限于纯刚性连接，纯柔性连接和半刚性连接的机械耦合情况。

【技术实现步骤摘要】
基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置
本专利技术涉及工业控制
，尤其涉及基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法及装置。
技术介绍
现有的大型机械设备通常需要多个电机来耦合同步驱动，这其中包括很多耦合为半刚性连接的机械系统。对于这些机械系统的控制，运行过程中不仅需要主从轴速度基本一致，同时还要求主从轴力矩均衡。然而，传统的控制方法不能很好的兼具以上两点，因此不太适合于这种半刚性耦合机械系统的控制。另外，如果耦合的主从轴之间存在一定的机械传动间隙，也很难避免扭矩振荡。目前较常见的多轴耦合同步控制通常包括以下两种控制方法。一种是纯速度同步或者位置同步：这种控制方法主从轴速度完全一致，但是主从轴力矩很难保证均衡，尤其是主从两侧机械一致性不是很好的情况下，这种控制方法一般只能用在机械耦合连接较为柔性的场合。第二种是主从控制(取消从轴的速度环，直接把主轴的力矩给定值给到从轴)：这种控制方法能确保主从电机力矩均衡，但是只能适用于机械耦合为纯刚性的场合。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的一个实施例解决的问题之一是保证主从轴力矩均衡，从而适用于多轴耦合同步控制中。根据本专利技术的一个方面，提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法，其中，所述方法包括以下步骤：-通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；-根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；-基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。根据本专利技术的另一个方面，还提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其中，所述装置包括：运行控制装置，用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；给定值确定装置，用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；均衡调节装置，用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。根据本专利技术的另一个方面，还提供了基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，包括：主驱动控制单元和从驱动控制单元；所述主驱动控制单元包括：主位置控制器，用于对所述主轴实施位置同步控制；主速度控制器，用于对与所述主轴连接的主电机实施启动、调速或制动控制；主电流控制器，用于对所述主轴实施位置同步控制；所述从驱动控制单元包括：从位置控制器，用于对所述从轴实施位置同步控制；从速度控制器，用于对所述从轴实施速度控制；从电流控制器，用于对与所述从轴连接的从电机实施启动、调速或制动控制；负载分配控制器，用于调整所述主轴与所述从轴之间的力矩均衡。根据本专利技术的另一个方面，还提供了驱动装置，包括如本专利技术上述实施例所述的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置以及主电机和从电机。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：基于位置同步控制，能够保证主轴和从轴的位置同步及力矩均衡，能够适用于包括但不限于纯刚性连接，纯柔性连接和半刚性连接的机械耦合情况。附图说明本专利技术的其它特点、特征、优点和益处通过以下结合附图的详细描述将变得更加显而易见。图1为根据本专利技术一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的结构示意图。图2为根据本专利技术一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法的流程图；图3为根据本专利技术一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的通用结构框图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。参照图1，图1示意出了根据本专利技术一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其中，根据图1所示的装置包括：运行控制装置100、给定值确定装置200和均衡调节装置300。其中，运行控制装置100用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行，即控制主轴和从轴从相同的位置启动，从而保证主轴和从轴的初始位置是相同的；给定值确定装置200用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；均衡调节装置300用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。可选地，所述均衡调节装置300包括：位置调节装置，用于通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。其中，所述位置调节装置还包括：目标设定值确定装置，用于将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；实际值确定装置，用于将从轴的力矩给定值作为实际值；附加位置给定值确定装置，用于将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。可选地，所述均衡调节装置300还包括：调节执行装置，用于当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。可选地，所述均衡调节装置300还包括：预紧力施加装置，用于在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。参考图2，图2示意出了根据本专利技术的一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法的流程图。根据图2的方法包括由运行控制装置100执行的步骤S101、由给定值确定装置200执行的步骤S201和由均衡调节装置300执行的步骤S301。在步骤S101，运行控制装置100通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；在步骤S201中，给定值确定装置200根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；在步骤S301中，均衡调节装置300基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。可选地，所述步骤S301包括：所述均衡调节装置300通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。其中，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：-将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；-将从轴的力矩给定值作为实际值；-将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。可选地，所述步骤S301还包括：-当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。可选地，所述步骤S301还包括：-在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力矩。在本领域目前较常见的多轴耦合同步控制技术中，当采用纯速度同步或者位置同步时，需要保证主从轴速度完全一致，但是主从轴力矩很难保证均衡，很容易出现其中某些电机负载过大从而导致电机过热的情况，同时其它电机却没有充分利用的情况，最严重的情况是主从力矩电机力矩相反，从而使出现作用力相互抵消的情况。当采用主从控制时，虽然能确保主从电机力矩均衡，但由于从轴没有了速度环，所有在从轴机械断开连接的情况下，从轴会出现飞车的现象，另外如果主从轴两侧机械负载有突变或者存在一定的传动间隙，很容易出现扭矩振荡的现象。参考图3，其示出了按照本专利技术一个实施例的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置的通用结构框图。在该实施例中，基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置可共用一个驱动控制单元或采用两个单独的驱动控制单元，本实施例中的基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置包括主驱动控制单元310和从驱动控制单元320，主驱动控制单元310包括运行控制装置100和给定值确定装置200，从驱动控制单元320包括运行控制装置100、给定值确定装置200和均本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：‑通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；‑根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；‑基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。

【技术特征摘要】
1.基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：-通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；-根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；-基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于力矩补偿值调整主轴和从轴的力矩均衡的步骤进一步包括：-通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：-当所述主轴和所述从轴的力矩偏差值超过预定值时，所述比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。4.根据权利要求1至3任意一项所述的方法，其特征在于，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步包括：-将所述主轴的力矩给定值作为所述比例积分微分调节器的目标设定值；-将从轴的力矩给定值作为实际值；-将所述比例积分微分调节器的输出值作为所述从轴的附加位置给定值。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述通过比例积分微分调节器对从轴的位置进行调节的步骤进一步还包括：-在所述主轴侧施加一个用于消除扭矩震荡的预紧力。6.基于位置同步的多轴耦合力矩平衡控制装置，其特征在于，所述装置包括：运行控制装置(100)，用于通过相同的位置给定值控制主轴和从轴同步运行；给定值确定装置(200)，用于根据所述主轴和所述从轴的力矩偏差值确定附加位置给定值；均衡调节装置(300)，用于基于所述附加位置给定值调整所述主轴和所述从轴的力矩均衡。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述均衡调节装置(300)进一步包括：位置调节装置，用于通过比例积分微分调节器对所述从轴的位置进行调节。8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述均衡调节...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘合军，陈嵩，
申请(专利权)人：西门子工厂自动化工程有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11