多电机同步力控方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种多电机同步力控方法及系统，其方法包括步骤，获取多电机的总期望力；根据多电机中各个电机的特性，计算各个电机的子期望力；设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的外反馈环路，并以各个电机的同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项；设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的内反馈环路，并以各个电机的输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项。该方案能够在实现精确力控的前提下，保证多电机运动的同步性，实现大功率的精确力控输出，满足实际工业需求。工业需求。工业需求。

【技术实现步骤摘要】
多电机同步力控方法及系统


[0001]本专利技术涉及电机控制
，尤指一种多电机同步力控方法及系统。

技术介绍

[0002]在很多工业场景中，存在多电机同步运行的需求，例如在一个高度受限的机构中，需要输出一个大力矩，若采用单个大功率电机不能满足安装要求，此时可以采用多个电机并联同步运行来满足需求。
[0003]电机同步运行时对电机的同步性有很高的要求，目前大部分方案只考虑了多电机同步的位控模式，即驱使每个电机输出相同的期望运动轨迹。根据控制策略的不同，可以分成同等控制、主从控制、相邻耦合控制、交叉耦合控制、虚拟主轴控制、偏差耦合控制等。但是，多电机同步力控，既要求可以精确力控，又要满足各电机的位移、速度同步性，相当于是多电机的力/位混合控制，其难度更高；且传统的通过电流或安装力传感器测量电机输出力矩的方案因为成本过高而应用场景有限。因此，需要一种能够在精确力控的同时，保证多电机运动同步性的方法。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种多电机同步力控方法及系统，解决现有技术中多电机的力/位混合控制难度较高，且成本过高的问题。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]本专利技术提供一种多电机同步力控方法，包括步骤，
[0007]获取多电机的总期望力；
[0008]根据多电机中各个电机的特性，计算各个电机的子期望力；
[0009]设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的外反馈环路，并以各个电机的同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项；
[0010]设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的内反馈环路，并以各个电机的输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项。
[0011]在进行大功率的力控输出时，通过获取多电机的目标总期望力，以及各个电机的特性，能够计算出各个电机的子期望力，同时，在分别控制各个电机按照对应的子期望力进行运行时，通过设置外反馈环路和内反馈环路，并以各个电机的同步性误差作为外反馈环路的反馈项，以各个电机的输出力误差作为内反馈环路的反馈项，能够在有限空间内实现精确的力控，且保证多电机运动的同步性，能够满足更多的工业需求。
[0012]具体的，通过总期望力分配每个电机的期望力曲线，并使每个电机按照期望的力执行，能够实现精确控制，且使得各电机的位移、速度保持高同步性。
[0013]另外，通过两个环路实现控制，内环路为高速力反馈回路，根据电机输出力误差设计控制率，使电机按照对应的子期望力输出，外环路为低速运动同步性误差回路，根据各电机位移、速度的差异设计控制率，进一步使各电机保持同步运行。
[0014]在一些实施方式中，所述的以各个电机的同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项，具体包括：
[0015]通过设置在电机内的编码器实时测量各个电机的位移和速度；
[0016]根据各个电机的位移和速度，计算各个电机的同步性误差；
[0017]将所述同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项。
[0018]在计算同步性误差时，可以通过设置在电机内的编码器实时测量各个电机的位移和速度，通过比较各个电机的位移和速度，计算各个电机的同步性误差。
[0019]在一些实施方式中，还包括：预设所述外反馈环路的控制参数；
[0020]所述同步性误差包括同步性位移误差和同步性速度误差；
[0021]所述外反馈环路的控制参数包括与所述同步性位移误差对应的第一参数，以及与所述同步性速度误差对应的第二参数。
[0022]具体的，同步性误差包括同步性位移误差和同步性速度误差，用于分别保证各电机位移和速度的同步。在控制时，还需要预设与同步性位移误差对应的第一参数，以及与同步性速度误差对应的第二参数，以便进行电机输出力的调整，第一参数和第二参数的大小可以根据多电机的实际情况进行调整，在此不做限制。
[0023]在一些实施方式中，所述的以各个电机的输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项，具体包括：
[0024]实时测量安装在各个电机活动端的弹簧的形变量，获得各个电机的实际输出力；
[0025]根据各个电机的所述实际输出力和对应的所述子期望力，计算各个电机的输出力误差，并将所述输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项。
[0026]在计算输出力误差时，可以通过实时测量安装在各个电机活动端的弹簧的形变量，获得各个电机的实际输出力，再将各个电机的实际输出力和对应的子期望力进行对比，获得各个电机的输出力误差。
[0027]此外，通过在电机执行机构的活动端末端串联安装弹簧，一方面可通过度量弹簧形变量来实现电机输出力的精确测量，另一方面，串联的弹簧给整个装置提供一定的同步性误差冗余量，可以减少机械应力和形变，有利于保护设备。
[0028]在一些实施方式中，还包括：
[0029]预设所述内反馈环路的控制参数。
[0030]在一些实施方式中，所述内反馈环路以第一预设频率进行更新，所述外反馈环路以第二预设频率进行更新，
[0031]所述第一预设频率大于所述第二预设频率。
[0032]在一些实施方式中，所述内反馈环路设置有第一预设带宽，所述外反馈环路设置有第二预设带宽，
[0033]所述第一预设带宽大于所述第二预设带宽。
[0034]另外，本专利技术还提供一种基于上述的多电机同步力控方法的多电机同步力控系统，包括：
[0035]上台面；
[0036]底板，与所述上台面相对设置，且所述底板朝向所述上台面的一侧固定安装有若干个电机；
[0037]所述电机的内部设置有编码器，且所述电机的执行机构的活动端均通过弹簧与所述上台面连接；
[0038]所述弹簧的侧方均设置有用于测量所述弹簧形变量的位移传感器。
[0039]在具体实施上述的多电机同步力控方法时，设置上台面和底板，上台面作为多电机的驱动面，电机固定在底板和上台面之间，电机的内部设置有编码器，能够实时测量各个电机的位移和速度；电机的执行机构的活动端均通过弹簧与上台面连接，弹簧的侧方设置有用于测量弹簧形变量的位移传感器，通过设置弹簧一方面可通过度量弹簧形变量来实现电机输出力的精确测量，另一方面能够给整个装置提供一定的同步性误差冗余量，以便于减少设备的机械应力和形变。
[0040]在一些实施方式中，所述上台面的四角均设置有导向孔，所述底板的顶面四角均设置有与所述导向孔匹配的导向杆。
[0041]在一些实施方式中，若干个电机均匀分布，且型号相同。
[0042]通过本专利技术提供的一种多电机同步力控方法及系统，至少具有以下有益效果：
[0043](1)通过获取多电机的目标总期望力，以及各个电机的特性，能够计算出各个电机的子期望力，同时，在分别控制各个电机按照对应的子期望力进行运行时，通过设置外反馈环路和内反馈环路，并以各个电机的同步性误差作为外反馈环路的反馈项，以各个电机的输出力误差作为内反馈环路的反馈项，能够在有限空间内实现精确本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多电机同步力控方法，其特征在于，包括步骤，获取多电机的总期望力；根据多电机中各个电机的特性，计算各个电机的子期望力；设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的外反馈环路，并以各个电机的同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项；设置用于控制各个电机按照对应的所述子期望力进行运行的内反馈环路，并以各个电机的输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项。2.根据权利要求1所述的一种多电机同步力控方法，其特征在于，所述的以各个电机的同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项，具体包括：通过设置在电机内的编码器实时测量各个电机的位移和速度；根据各个电机的位移和速度，计算各个电机的同步性误差；将所述同步性误差作为所述外反馈环路的反馈项。3.根据权利要求2所述的一种多电机同步力控方法，其特征在于，还包括：预设所述外反馈环路的控制参数；所述同步性误差包括同步性位移误差和同步性速度误差；所述外反馈环路的控制参数包括与所述同步性位移误差对应的第一参数，以及与所述同步性速度误差对应的第二参数。4.根据权利要求1所述的一种多电机同步力控方法，其特征在于，所述的以各个电机的输出力误差作为所述内反馈环路的反馈项，具体包括：实时测量安装在各个电机活动端的弹簧的形变量，获得各个电机的实际输出力；根据各个电机的所述实际输出力和对应的所述子期望力，计算各个电机的输...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡景晨，
申请(专利权)人：上海新纪元机器人有限公司，
类型：发明
国别省市：