一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法。
【背景技術(shù)】
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[0002]隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，各種電機(jī)在生產(chǎn)和生活中應(yīng)用愈發(fā)廣泛，在工業(yè)生產(chǎn)中，直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的使用占據(jù)了絕大多數(shù)應(yīng)用范圍。在復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中，無法單純使用直線電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)，而是需要直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合使用。當(dāng)直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合使用時(shí)，應(yīng)用單純的直線電機(jī)或旋轉(zhuǎn)電機(jī)的控制方法無法實(shí)現(xiàn)二者間的同步控制，會(huì)導(dǎo)致電機(jī)與臺(tái)體相撞或者拉扯線纜等問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0003]本發(fā)明的目的是提供一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，本發(fā)明通過同一位置解算結(jié)果同時(shí)規(guī)劃直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，協(xié)調(diào)二者同步運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制，解決了旋轉(zhuǎn)電機(jī)與直線電機(jī)采用傳統(tǒng)非同步方法控制而導(dǎo)致的電機(jī)與臺(tái)體相撞和拉扯線纜等問題。
[0004]上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0005]—種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，所述控制方法包括以下六個(gè)步驟，
[0006]步驟一:將運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)初始化；
[0007]步驟二:向初始化后的運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)內(nèi)輸入用來控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別是定旋轉(zhuǎn)電機(jī)與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述定旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在臺(tái)體上，定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子剛性連接，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過水平方向可伸縮線纜與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，所述直線電機(jī)導(dǎo)軌安裝在臺(tái)體的左側(cè)邊；
[0008]步驟三:利用雙速旋轉(zhuǎn)變壓器及其角位變送器采集定旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、絕對式圓光柵采集動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、增量式直線光柵采集直線電機(jī)在導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)，將傳感器采集到的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)以及直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)均輸入所述運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)讀取兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)及直線電機(jī)位置數(shù)據(jù)；
[0009]步驟四:根據(jù)讀取的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)判斷兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否按照運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)輸入的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)來運(yùn)動(dòng)，如果是，則結(jié)束程序；如若不是，則運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)數(shù)學(xué)模型S = Rg(l-cos(0g3i/18O))來對兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及直線電機(jī)位置進(jìn)行解算；
[0010]步驟五:運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)解算結(jié)果同時(shí)對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；
[0011]步驟六:依據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃結(jié)果對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出控制，并依次重復(fù)步驟三?步驟五，直到直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照給定參數(shù)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置為止。
[0012]所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，步驟五中，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)軌跡為以定旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子為圓心，以旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿為半徑，做圓周運(yùn)動(dòng)。
[0013]所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，當(dāng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度為90°時(shí)，動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子一外側(cè)面與直線電機(jī)導(dǎo)軌的一側(cè)面對齊。
[0014]所述一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，步驟五中，所述數(shù)學(xué)模型具體公式為S = Rg(l-cos( Θ g Ji /180))，其中S為所述直線電機(jī)位置，R為所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中心運(yùn)動(dòng)半徑，Θ為所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。
[0015]有益效果:
[0016]1.本發(fā)明的控制策略上采用同步控制，在每個(gè)控制周期內(nèi)對被控直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)位置實(shí)時(shí)解算，并依據(jù)解算結(jié)果同時(shí)給出被控直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃軌跡，確保了電機(jī)控制的同步性。
[0017]2.本發(fā)明的每個(gè)控制周期內(nèi)實(shí)時(shí)規(guī)劃運(yùn)動(dòng)軌跡，不必開辟專用存儲(chǔ)空間存儲(chǔ)運(yùn)動(dòng)軌跡，減小了硬件存儲(chǔ)資源的消耗。
[0018]3.本發(fā)明的通過同一位置解算結(jié)果同時(shí)規(guī)劃直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)軌跡，協(xié)調(diào)二者同步運(yùn)動(dòng)。
【附圖說明】
:
[0019]附圖1是本發(fā)明的框架示意圖。
[0020]附圖2是本發(fā)明的運(yùn)動(dòng)示意圖。
[0021]附圖3是本發(fā)明的動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度為90°時(shí)的運(yùn)動(dòng)示意圖。
[0022]直線電機(jī)(I)、臺(tái)體⑵、直線電機(jī)導(dǎo)軌(3)、動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)、定旋轉(zhuǎn)電機(jī)(5)、水平方向可伸縮線纜(6)、旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿(7)、動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)(4)的運(yùn)動(dòng)軌跡(8)。
【具體實(shí)施方式】
:
[0023]實(shí)施例1
[0024]—種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，所述控制方法包括以下六個(gè)步驟，
[0025]步驟一:將運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)初始化；
[0026]步驟二:向初始化后的運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)內(nèi)輸入用來控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別是定旋轉(zhuǎn)電機(jī)與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述定旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在臺(tái)體上，定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子剛性連接，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過水平方向可伸縮線纜與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，所述直線電機(jī)導(dǎo)軌安裝在臺(tái)體的左側(cè)邊；
[0027]步驟三:利用FB924V雙速旋轉(zhuǎn)變壓器及其角位變送器采集定旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、RESA絕對式圓光柵采集動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、T1000-50A增量式直線光柵采集直線電機(jī)在導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)，將傳感器采集到的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)以及直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)均輸入所述運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)讀取兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)及直線電機(jī)位置數(shù)據(jù)；
[0028]步驟四:根據(jù)讀取的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)判斷兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否按照運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)輸入的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)來運(yùn)動(dòng)，如果是，則結(jié)束程序；如若不是，則運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)數(shù)學(xué)模型S = Rg(l-cos(0g3i/18O))來對兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及直線電機(jī)位置進(jìn)行解算；
[0029]步驟五:運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)解算結(jié)果同時(shí)對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；
[0030]步驟六:依據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃結(jié)果對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出控制，并依次重復(fù)步驟三?步驟五，直到直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照給定參數(shù)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置為止。
[0031]實(shí)施例2
[0032]實(shí)施例1所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，步驟五中，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)軌跡為以定旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子為圓心，以旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿為半徑，做圓周運(yùn)動(dòng)。
[0033]實(shí)施例3
[0034]實(shí)施例1所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，當(dāng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度為90°時(shí)，動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子一外側(cè)面與直線電機(jī)導(dǎo)軌的一側(cè)面對齊。
[0035]實(shí)施例4
[0036]實(shí)施例1所述一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，步驟五中，所述數(shù)學(xué)模型具體公式為S = Rgd-cos ( Θ g π /180))，其中S為所述直線電機(jī)位置，R為所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中心運(yùn)動(dòng)半徑，Θ為所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。
[0037]直線電機(jī)按直線電機(jī)導(dǎo)軌方向運(yùn)動(dòng)，直線電機(jī)與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)之間有水平方向可伸縮線纜相連，該線纜只可水平伸縮，直線電機(jī)跟隨兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)過程中，如附圖3中動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子在慣性系中不發(fā)生偏轉(zhuǎn)；通過數(shù)學(xué)建模及分析，可得到直線電機(jī)在每個(gè)控制周期內(nèi)需要運(yùn)動(dòng)到的位置S與定旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度Θ之間的數(shù)學(xué)關(guān)系為:S =Rg (1-cos ( Θ g Ji /180)) ο
[0038]當(dāng)然，上述說明并非是對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，其特征是:所述控制方法包括以下六個(gè)步驟，步驟一:將運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)初始化；步驟二:向初始化后的運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)內(nèi)輸入用來控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別是定旋轉(zhuǎn)電機(jī)與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述定旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在臺(tái)體上，定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子剛性連接，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過水平方向可伸縮線纜與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，所述直線電機(jī)導(dǎo)軌安裝在臺(tái)體的左側(cè)邊；步驟三:利用雙速旋轉(zhuǎn)變壓器及其角位變送器采集定旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、絕對式圓光柵采集動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)角度數(shù)據(jù)、增量式直線光柵采集直線電機(jī)在導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)，將采集到的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)以及直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上的位置數(shù)據(jù)均輸入所述運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，并實(shí)時(shí)讀取兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)及直線電機(jī)位置數(shù)據(jù)；步驟四:根據(jù)讀取的兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度數(shù)據(jù)判斷兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子是否按照運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)輸入的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)來運(yùn)動(dòng)，如果是，則結(jié)束程序；如若不是，則運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)數(shù)學(xué)模型來對兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度以及直線電機(jī)位置進(jìn)行解算；步驟五:運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)依據(jù)解算結(jié)果同時(shí)對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃；步驟六:依據(jù)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃結(jié)果對直線電機(jī)及兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)輸出控制，并依次重復(fù)步驟三?步驟五，直到直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)按照給定參數(shù)運(yùn)動(dòng)到規(guī)定位置為止。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，其特征是:步驟五中，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度運(yùn)動(dòng)軌跡為以定旋轉(zhuǎn)電機(jī)定子為圓心，以旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿為半徑，做圓周運(yùn)動(dòng)。3.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，其特征是:當(dāng)動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度為90°時(shí)，動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的定子一外側(cè)面與直線電機(jī)導(dǎo)軌的一側(cè)面對齊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法，其特征是:步驟五中，所述數(shù)學(xué)模型具體公式為S = Rg(l-C0S( 0 gn /180))，其中S為所述直線電機(jī)位置，R為所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)中心運(yùn)動(dòng)半徑，9為所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度。
【專利摘要】一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法。本發(fā)明涉及一種直線電機(jī)與兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制方法。所述控制方法包括以下六個(gè)步驟，步驟一：將運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)初始化；步驟二：向初始化后的運(yùn)動(dòng)控制卡系統(tǒng)內(nèi)輸入用來控制兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度參數(shù)；所述兩個(gè)旋轉(zhuǎn)電機(jī)分別是定旋轉(zhuǎn)電機(jī)與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)，所述定旋轉(zhuǎn)電機(jī)固定在臺(tái)體上，定旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)連接桿與動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子剛性連接，所述動(dòng)旋轉(zhuǎn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子通過水平方向可伸縮線纜與直線電機(jī)連接，所述直線電機(jī)在直線電機(jī)導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，所述直線電機(jī)導(dǎo)軌安裝在臺(tái)體的左側(cè)邊。本發(fā)明用于直線電機(jī)與旋轉(zhuǎn)電機(jī)的同步控制。
【IPC分類】G05B19/414
【公開號(hào)】CN105116843
【申請?zhí)枴緾N201510405398
【發(fā)明人】劉楊, 何良辰, 宋法質(zhì), 陳興林, 劉洋, 宋躍, 張常江, 王一光, 萬勇利, 趙為志
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年7月11日