本发明专利技术公开了一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统的控制方法，包括控制器、电机驱动器、电机、传动装置、末端轴和编码器，控制时，首先采用模式1，将末端轴快速定位到离位置目标值相差大小为位置差阈值的位置，然后采用模式2实现末端轴半闭环控制，低速逼近末端轴的位置目标值，实现高精度定位控制。本发明专利技术的系统在高精度定位阶段，采用半闭环位置控制模式，低速逼近位置目标值，避免了因为传动装置齿隙的存在导致高精度定位阶段可能导致的系统振荡。
【技术实现步骤摘要】
一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法
本专利技术涉及位置控制的
，尤其涉及一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法。
技术介绍
高精度位置控制主要有两种应用需求：一种为高位置随动位置控制系统，如火炮随动控制系统等，位置输入信号预先未知且随时间变化的控制系统；另外一种为高精度定位控制，如天线测试系统等。这两种控制需求的核心差别在于位置输入信号是否随时间变化而变化。由于传动装置齿隙的存在，为实现高精度位置控制，通常采用两种方法，如中国专利申请号：CN201410169816.7，申请日：2014年4月24日，专利名称为：一种双电机同轴驱动消隙控制系统及其消隙控制方法，该专利技术公开了一种双电机同轴驱动消隙控制系统及其消除传动链齿隙的控制方法，在数字化控制的电机驱动器中二次编程，增加消隙控制环节，实现通用电机驱动器的双电机同轴驱动消隙控制，根据需要设定消隙力矩的大小，将双电机的速度反馈信号接入控制回路中，避免差速震荡问题。另外一种方法采用电机直接驱动的方法，避免使用传动链，如中国专利申请号：CN201710300008.3，申请日：2017年5月2日，专利名称为：一种直驱转台位置控制系统及控制方法，本专利技术公开了一种直驱转台位置控制系统及控制方法，采用直驱电机带动转台转动，去除了机械减速箱的齿轮传动可以实现对转台的高精度位置控制，本专利技术通过误差分段控制和最后定位阶段的积分器积分起点值控制，达到有效控制大范围角度定位时超调量的目的。上述两种方法是目前主流的高精度位置控制系统的实现路径，但双电机消隙驱动增加了一套驱动装置，在结构复杂、控制复杂性、成本高等不足，直接驱动电机在安装、体积、成本等方面也存在不足。针对两种位置控制需求，定位控制在天线测试、机械加工等领域存在广泛的应用，定位控制的核心需求是保证最终的定位精度，因此本专利技术提供一种基于通用驱动控制方法的定位控制系统，用于解决上述两种控制方法在定位控制系统使用上的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法，解决现有技术空白，实现低成本高精度定位控制。为实现上述技术目的，本专利技术采取的技术方案为：一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其中：包括控制器、电机驱动器、电机、传动装置、末端轴和编码器，控制器与电机驱动器信号连接，电机驱动器与电机信号连接，电机通过传动装置与末端轴连接，编码器安装在末端轴上，控制器依据位置目标值以及编码器反馈的信号，与电机驱动器进行信息交换，电机驱动器控制电机运作，电机通过传动装置带动末端轴运动，编码器用于检测末端轴的位置，并将检测值反馈到控制器。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的控制器的控制内容包括位置目标值、位置差阈值、位置差、模式选择、调控环节和末端位置控制；其中，位置差为位置目标值减去编码器的值；模式选择依据位置差的值选择将位置差传递到调控环节或者末端位置控制。上述的电机驱动器的控制内容包括模式控制、电机增量位置控制、电机速度控制；电机驱动器依据控制器通过现场总线传输的模式选择来确定启动电机增量位置控制或电机速度控制，调控环节能将信号传递至电机增量位置控制，末端位置控制能将信号传递至电机速度控制。上述的高精度定位控制系统的控制模式分为两种，其中，模式1为高速模式：控制器的模式选择接通末端位置控制，电机驱动器的模式控制接通电机速度控制，末端位置控制发送信号至电机速度控制，电机速度控制控制电机快速运作，使末端轴快速运动，接近末端轴的位置目标值；模式2为高精度模式：控制器的模式选择接通控制环节，电机驱动器的模式控制接通电机增量位置控制，控制环节发送电机步数信号至电机增量位置控制，电机增量位置控制控制电机运作指定步数，使末端轴移动指定角度，低速逼近末端轴的位置目标值。一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制方法，设位置目标值为θ，设位置差为Δθ，位置差阈值设为Δθmax，传动装置的齿隙折算到末端轴的角度设为θBacklash，定位精度设为δ，设模式2低速逼近步进角为Δθmin，定位过程包括如下步骤：步骤一、控制器将模式选择选为模式1，即末端轴全闭环位置控制模式，位置目标值θ、位置差阈值Δθmax、编码器经过运算后，得到位置差Δθ，通过末端位置控制向电机速度控制发送电机转动Δθ的指令，电机速度控制控制电机运作，将末端轴快速定位到θ-Δθmax位置，此时末端轴停止位置距离位置目标值相差Δθmax；步骤二、在末端轴停止后，模式选择置于模式2，将Δθmax传递到调控环节，模式选择同时线将电机驱动的模式控制置于电机增量位置控制，即末端轴半闭环控制模式；调控环节将电机步数i＝Δθmax/Δθmin的信号发送至电机增量位置控制，电机增量位置控制控制电机移动i步，使末端轴转动至目标位置；步骤三、调控环节读取编码器值θact，判断θ-θact是否小于定位精度δ，若不是，则跳转步骤二，若是，则定位结束。位置差阈值取2×θBacklash≤Δθmax≤10×θBacklash。低速逼近步进角Δθmin取值范围为本专利技术所达到的有益效果：1、本专利技术的系统通过利用通用位置控制的硬件架构，将定位过程分为两个阶段，首先将末端轴快速定位到离位置目标值相差大小为位置差阈值的位置，然后采用模式2实现末端轴半闭环控制，低速逼近末端轴的位置目标值，实现高精度定位控制。2、本专利技术的系统在高精度定位阶段，采用半闭环位置控制模式，低速逼近位置目标值，避免了因为传动装置齿隙的存在导致高精度定位阶段可能导致的系统振荡。附图说明图1为本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术控制器和电机驱动器的组成结构图。图中标记名称：控制器1、电机驱动器2、电机3、传动装置4、末端轴5、编码器6。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的实施例作进一步详细描述。本实施例的一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，包括控制器1、电机驱动器2、电机3、传动装置4、末端轴5和编码器6，控制器1与电机驱动器2信号连接，电机驱动器2与电机3信号连接，电机3通过传动装置4与末端轴5连接，编码器6安装在末端轴5上，控制器1依据位置目标值以及编码器6反馈的信号，与电机驱动器2进行信息交换，电机驱动器2控制电机3运作，电机3通过传动装置4带动末端轴5运动，编码器6用于检测末端轴5的位置，并将检测值反馈到控制器1。实施例中，控制器1的控制内容包括位置目标值、位置差阈值、位置差、模式选择、调控环节和末端位置控制；其中，位置差为位置目标值减去编码器6的值；模式选择依据位置差的值选择将位置差传递到调控环节或者末端位置控制。实施例中，电机驱动器2的控制内容包括模式控制、电机增量位置控制、电机速度控制；电机驱动器2依据控制器1通过现场总线传输的模式选择来确定启动电机增量位置控制或电机速度控制，调控环节能将信号传递至电机增量位置控制，末端位置控制能将信号传递至电机速度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其特征是：包括控制器(1)、电机驱动器(2)、电机(3)、传动装置(4)、末端轴(5)和编码器(6)，所述的控制器(1)与电机驱动器(2)信号连接，电机驱动器(2)与电机(3)信号连接，电机(3)通过传动装置(4)与末端轴(5)连接，所述的编码器(6)安装在末端轴(5)上，所述的控制器(1)依据位置目标值以及编码器(6)反馈的信号，与电机驱动器(2)进行信息交换，电机驱动器(2)控制电机(3)运作，电机(3)通过传动装置(4)带动末端轴(5)运动，编码器(6)用于检测末端轴(5)的位置，并将检测值反馈到控制器(1)。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其特征是：包括控制器(1)、电机驱动器(2)、电机(3)、传动装置(4)、末端轴(5)和编码器(6)，所述的控制器(1)与电机驱动器(2)信号连接，电机驱动器(2)与电机(3)信号连接，电机(3)通过传动装置(4)与末端轴(5)连接，所述的编码器(6)安装在末端轴(5)上，所述的控制器(1)依据位置目标值以及编码器(6)反馈的信号，与电机驱动器(2)进行信息交换，电机驱动器(2)控制电机(3)运作，电机(3)通过传动装置(4)带动末端轴(5)运动，编码器(6)用于检测末端轴(5)的位置，并将检测值反馈到控制器(1)。
2.根据权利要求1所述的一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其特征是：所述的控制器(1)的控制内容包括位置目标值、位置差阈值、位置差、模式选择、调控环节和末端位置控制；其中，位置差为位置目标值减去位置差阈值，再减去编码器(6)的值；模式选择依据位置差的值选择将位置差传递到调控环节或者末端位置控制。
3.根据权利要求2所述的一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其特征是：所述的电机驱动器(2)的控制内容包括模式控制、电机增量位置控制、电机速度控制；电机驱动器(2)依据控制器(1)通过现场总线传输的模式选择来确定启动电机增量位置控制或电机速度控制，所述的调控环节能将信号传递至电机增量位置控制，末端位置控制能将信号传递至电机速度控制。
4.根据权利要求3所述的一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其特征是：高精度定位控制系统的控制模式分为两种，其中，模式1为高速模式：控制器(1)的模式选择接通末端位置控制，电机驱动器(2)的模式控制接通电机速度控制，末端位置控制发送信号至电机速度控制，电机速度控制控制电机(3)快速运作，使末端轴(5)快速运动，接近末端轴(5)的位置目标值；模式2为高精度模式...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈桂，朱晓春，周磊，胡诗羽，丁飞，于昊，万其，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32
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