提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置及方法，涉及数控技术领域。本装置包括电源模块、DSP处理器模块、检测模块、IPM隔离保护驱动电路、上位机以及永磁直线同步电机；本发明专利技术利用交叉耦合迭代学习控制器实现双轴的同步控制；通过模型前馈控制补偿系统的参数不确定性，提高系统的响应速度；然后，采用自适应加加速度控制器抑制系统中外部扰动、摩擦力等不确定性因素，自适应律使鲁棒增益收敛于有界范围内，提高系统的鲁棒性；自适应加加速度控制器的输出信号积分后形成了反馈控制律，削弱了控制律中开关函数激励未建模动态引起的高频谐振，保证了控制信号的稳定性和连续性，提高了伺服系统的加工精度。

The device and method to improve the synchronous control accuracy of the servo system of the double axis direct drive platform

【技术实现步骤摘要】
提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置及方法
本专利技术涉及数控
，尤其涉及一种提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置及方法。
技术介绍
随着信息技术、生物技术、新材料技术、激光与光刻技术等的迅猛发展与广泛应用，制造业领域正发生巨大变革。数字制造、绿色制造、微纳制造、智能制造等前沿问题成为我国全面推进实施制造强国战略的重要组成部分。随之产生的不少新兴技术产业对制造业的精度和效率提出了更高的要求，从而使得高精密加工成为目前高端制造领域的主流发展方向。面临如此严峻的工业需求，传统旋转伺服电机+滚珠丝杠的传动方式涉及中间部件多，存在弹性变形、反向间隙、摩擦、振动、刚度低、响应滞后等线性和非线性问题，已很难满足高速、高精驱动和传动的需求。而具有“零传动”特性的永磁直线同步电动机可消除上述不良影响，具有结构简单、刚性高、动态响应快、无传动间隙等优点，成为精密驱动和传动领域的研究热点。双轴直驱型精密运动平台在激光雕刻、先进制造、微电子和微机械制造、精密测量等需要高速、高加速和高精度的工业场合呈现日益增大的应用需求并成为目前的研究热点。因此，双本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置，其特征在于：包括电源模块、DSP处理器模块、检测模块、第一IPM隔离保护驱动电路、第二IPM隔离保护驱动电路、双轴平台以及上位机模块；/n所述电源模块包括三相交流电源、整流电路以及IPM逆变电路；所述整流电路的输入端与三相交流电源相连，输出端与所述IPM逆变电路的输入端相连；IPM逆变电路输出端连接所述双轴平台；/n所述DSP处理器模块包括DSP处理器及外围电路，所述DSP处理器的PWM端口经过IPM保护隔离驱动电路连接至IPM逆变电路的输入端；所述外围电路包括电平转换电路、Fault信号采集电路、DSP晶振电路、JTAG电路、DSP复位电路...

【技术特征摘要】
1.一种提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置，其特征在于：包括电源模块、DSP处理器模块、检测模块、第一IPM隔离保护驱动电路、第二IPM隔离保护驱动电路、双轴平台以及上位机模块；
所述电源模块包括三相交流电源、整流电路以及IPM逆变电路；所述整流电路的输入端与三相交流电源相连，输出端与所述IPM逆变电路的输入端相连；IPM逆变电路输出端连接所述双轴平台；
所述DSP处理器模块包括DSP处理器及外围电路，所述DSP处理器的PWM端口经过IPM保护隔离驱动电路连接至IPM逆变电路的输入端；所述外围电路包括电平转换电路、Fault信号采集电路、DSP晶振电路、JTAG电路、DSP复位电路；所述电平转换电路将电源电压转换为DSP处理器供电的工作电压；所述Fault信号采集电路与DSP处理器外部中断引脚连接，所述DSP晶振电路为DSP处理器提供30MHz的工作频率，晶振电路的引脚1和引脚4分别连接DSP的X1接口和X2接口；所述JTAG接口电路的引脚1、2、3、7、9、11、13、14分别接DSP的引脚79、78、76、77、87、87、85、86；所述复位电路用于将整个电路恢复至起始状态，复位电路中1脚接DSP的80脚；
所述检测模块包括电流检测电路、霍尔传感器、位置速度检测电路和光栅尺；所述电流检测电路的输入端通过所述霍尔传感器连接IPM逆变电路的输出端，电流检测电路的输出端连接所述DSP处理器的电流信号输入端；所述位置速度检测电路的输入端通过所述光栅尺连接双轴平台的输出端，位置速度检测电路的输出端连接DSP处理器的位置速度信号输入端；
所述第一IPM隔离保护驱动电路以及所述第二IPM隔离保护驱动电路并行连接，其输入端与所述DSP处理器的PWM端口相连，其输出端与IPM逆变电路的输入端相连；
所述双轴平台包括第一永磁同步电机以及第二永磁同步电机，二者并行连接，两轴分别表示为y1和y2；所述第一永磁同步电动机的输入端与第一IPM相连，输出端与y1轴光栅尺相连，第二永磁同步电动机与第二IPM相连，输出端与y2轴光栅尺相连；
所述上位机利用编程语言编写软件控制程序，控制程序首先对检测模块采集到的数据进行采样处理，然后通过将采集到的数据和位置参考指令信号做差输入到交叉耦合迭代学习控制器，并建立滤波误差向量作为自适应加加速度控制器的输入变量，执行自适应加加速度控制算法，最后将以自适应加加速度控制算法为核心的软件程序，通过SCI串口总线与DSP处理器的SCI串口引脚相连接下载到DSP处理器中运行，驱动伺服系统运行。


2.一种提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的方法，通过权利要求1所述的提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的装置实现，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1：输入永磁直线同步电动机的参考位置信号，永磁直线同步电动机接收到位置信号开始运动；
步骤2：永磁同步电机开始运动后，检测电路工作，光栅尺经位置速度检测电路输出正交方波脉冲信号和零位脉冲信号，共三路脉冲信号；脉冲信号送至DSP处理器的正交编码脉冲输入单元EQEP，通过四倍频处理来提高编码器分辨率，同时通用定时器设置成定向增减计数模式，从两相正交方波脉冲信号的脉冲个数得到动子的位置偏移，由两相脉冲的超前关系得到动子的转向，从而得出动子的位置和速度；利用霍尔传感器采集动子电流，确定两台永磁直线同步电动机动子的实际位置、速度及电流；
步骤3：利用采集到的电动机动子的位置速度以及电流，在DSP处理器中计算出跟踪误差和滤波误差向量，通过交叉耦合迭代学习控制器解决双轴的耦合问题，利用模型前馈控制补偿系统的参数不确定性，然后采用自适应加加速度控制器抑制系统的外部扰动、端部效应、非线性摩擦力，通过指数型自适应律，使鲁棒增益收敛于有界范围内，提高系统的鲁棒性，自适应加加速度控制器的输出信号积分后形成系统的反馈控制律，计算得出电机的控制信号，即永磁直线同步电动机的控制电流；
步骤4：DSP处理器产生六路PWM脉冲信号，分别驱动永磁直线同步电动机运行；
通过IPM保护隔离驱动电路将DSP处理器输出的PWM信号转换成驱动信号，三相交流电经整流电路后，变为稳定的直流电送至IPM逆变电路，IPM逆变电路根据DSP处理器产生的六路PWM脉冲信号来控制IPM逆变电路中六个IGBT的导通与关断，得到驱动永磁直线同步电动机的三相交流电，实现永磁直线同步电动机伺服系统的控制，进而驱动伺服加工系统，实现精密加工。


3.根据权利要求2所述的提高双轴直驱平台伺服系统同步控制精度的方法，其特征在于：所述步骤3的具体步骤如下：
步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵希梅，原浩，宫义山，付东学，张丽萍，
申请(专利权)人：沈阳工业大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21