一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)及控制方法，屬于交流雙 電機(jī)共同驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 在基于機(jī)械傳動(dòng)控制系統(tǒng)中，傳動(dòng)鏈非線性齒隙的存在影響伺服系統(tǒng)的控制精 度。因此，在火炮跟蹤等軍工控制領(lǐng)域及高精度數(shù)控加工等工業(yè)控制領(lǐng)域，為提高控制精度 廣泛采用雙電機(jī)消隙控制?，F(xiàn)有技術(shù)的消隙電機(jī)種類主要有兩種：直流雙電機(jī)消隙控制和 交流雙電機(jī)消隙控制。
[0003] 文獻(xiàn)"雙電機(jī)消隙直流驅(qū)動(dòng)器在艦載測(cè)量雷達(dá)中應(yīng)用"（現(xiàn)代雷達(dá)，2008, 11，67? 69)介紹了一種雙電機(jī)直流消隙控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，該方法不足之處在于，直流電機(jī)由于存在機(jī) 械換向器和功率密度低等固有缺點(diǎn)，直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)正逐漸被交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所代替。
[0004] 交流消隙控制方法如中國(guó)專利【申請(qǐng)?zhí)枴緾N200920232354. 3,申請(qǐng)日：2009年9月 29日，專利名稱為：交流伺服系統(tǒng)雙機(jī)電消隙控制裝置，該專利消隙方法其特別之處在于： 在兩組交流驅(qū)動(dòng)器之間連接一消隙控制電路；消隙控制電路包括一個(gè)轉(zhuǎn)矩求和裝置、一個(gè) 能將轉(zhuǎn)矩信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橐粋€(gè)按力矩關(guān)系曲線調(diào)整的偏置電壓信號(hào)的函數(shù)發(fā)生器，依據(jù)力矩曲 線關(guān)系調(diào)整消隙力矩。這種消隙方法采用模擬消隙電路完成消隙控制，不足之處在于，該方 法是在兩電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間專門設(shè)計(jì)一模擬消隙電路，增加硬件成本和安裝空間，同時(shí)這種 方法實(shí)際調(diào)試較為復(fù)雜。
[0005] 上述兩種雙電機(jī)的消隙控制方法是針對(duì)具有應(yīng)用需求，通過改造單電機(jī)驅(qū)動(dòng)控 制，增加模擬電路完成消隙控制功能，開發(fā)周期長(zhǎng)，設(shè)計(jì)和調(diào)試過程復(fù)雜，控制系統(tǒng)通用性 差。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系 統(tǒng)及控制方法。
[0007] 為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：
[0008] 一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)，包括速度控制器、第一交流電機(jī)驅(qū) 動(dòng)器、第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述速度控制器、第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器 之間通過CAN總線連接；所述速度控制器包括微處理器、第一CAN物理接口和第二CAN物理 接口，所述第一CAN物理接口和第二CAN物理接口均與微處理器連接，所述第一CAN物理接 口外接上位控制設(shè)備，第二CAN物理接口與第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連 接。
[0009] 所述第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器均具備CAN總線接口。
[0010] 所述微處理器內(nèi)置有兩路CAN總線接口，所述第一CAN物理接口和第二CAN物理 接口分別與微處理器內(nèi)置的兩路CAN總線接口連接。
[0011] -種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)的控制方法，包括以下步驟，
[0012] 步驟一，微處理器通過第一CAN物理接口接收上位控制設(shè)備發(fā)送的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速；
[0013] 在微處理器中設(shè)計(jì)與消隙偏置轉(zhuǎn)矩相關(guān)的預(yù)設(shè)狀態(tài)數(shù)組A= (1，2,…，n)以及預(yù) 設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)組B= (h%，…，bn% )，所述預(yù)設(shè)狀態(tài)數(shù)組中的元素與預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn) 矩?cái)?shù)組中的元素一一對(duì)應(yīng)，即i與對(duì)應(yīng)，其中i e A，B，i表示預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn) 矩的狀態(tài)，表示預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值為第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器額定轉(zhuǎn)矩的h%，且0 <h < 100 ；
[0014] 通過第二CAN物理接口接收第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一實(shí)際轉(zhuǎn)速和第一實(shí)際轉(zhuǎn) 矩，通過第二CAN物理接口接收第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二實(shí)際轉(zhuǎn)速和第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩；
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)，其特征在于：包括速度控制器、第一 交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；所述速度控制器、第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二交流 電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過CAN總線連接； 所述速度控制器包括微處理器、第一 CAN物理接口和第二CAN物理接口，所述第一 CAN 物理接口和第二CAN物理接口均與微處理器連接，所述第一 CAN物理接口外接上位控制設(shè) 備，第二CAN物理接口與第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器均具備CAN總線接口。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)，其特征在于： 所述微處理器內(nèi)置有兩路CAN總線接口，所述第一 CAN物理接口和第二CAN物理接口分別 與微處理器內(nèi)置的兩路CAN總線接口連接。
4. 基于權(quán)利要求1所述的一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)的控制方法，其 特征在于；包括W下步驟， 步驟一，微處理器通過第一 CAN物理接口接收上位控制設(shè)備發(fā)送的預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速； 在微處理器中設(shè)計(jì)與消隙偏置轉(zhuǎn)矩相關(guān)的預(yù)設(shè)狀態(tài)數(shù)組A = (1，2,…，n) W及預(yù)設(shè)消 隙偏置轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)組B =化1%，…，b。％ )，所述預(yù)設(shè)狀態(tài)數(shù)組中的元素與預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩 數(shù)組中的元素一一對(duì)應(yīng)，即i與bi%對(duì)應(yīng)，其中i G A，bi% G B，i表示預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩 的狀態(tài)，bi%表示預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值為第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器額定轉(zhuǎn)矩的bi%，且0 < bi < 100 ； 通過第二CAN物理接口接收第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第一實(shí)際轉(zhuǎn)速和第一實(shí)際轉(zhuǎn)矩，通 過第二CAN物理接口接收第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的第二實(shí)際轉(zhuǎn)速和第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩； S, +S. 步驟二，將第一實(shí)際轉(zhuǎn)速Si與第二實(shí)際轉(zhuǎn)速S 2之和除2,即一^-L 2 ; 步驟=，將預(yù)設(shè)轉(zhuǎn)速S。與步驟二中獲得的值求差后進(jìn)行校正處理； 步驟四，結(jié)合校正處理后的輸出、第一實(shí)際轉(zhuǎn)矩W及第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩進(jìn)行消隙控制，消隙 控制后的輸出分別作為第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩給定。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)的控制方法，其 特征在于；步驟=中，校正采用比例校正方法或比例積分校正方法。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)的控制方法，其 特征在于：步驟四中，消隙控制過程為， A1)定義實(shí)際轉(zhuǎn)矩的絕對(duì)值小于第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器額定轉(zhuǎn)矩的P%時(shí)，視為該實(shí)際 轉(zhuǎn)矩為零轉(zhuǎn)矩，0 < P < 5,初始時(shí)預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)為j，初始時(shí)預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩 值為bj%，其中 j G A，bj%G B; A2)判斷第一實(shí)際轉(zhuǎn)矩或第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩是否為零轉(zhuǎn)矩，如果全不為零轉(zhuǎn)矩，則預(yù)設(shè)消隙 偏置轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)保持不變?yōu)閖，預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值保持不變?yōu)閎j. %，轉(zhuǎn)至步驟A6，否則，轉(zhuǎn) 至步驟A3 ; 將預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)變?yōu)闉樾∮趎的正整數(shù)，轉(zhuǎn)至步驟A4; A4)判斷（j+m)是否大于n，如果不大于n，預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值變?yōu)椋╦+m)對(duì)應(yīng)的預(yù)設(shè) 消隙偏置轉(zhuǎn)矩值%，轉(zhuǎn)至步驟A6,否則轉(zhuǎn)至A5 ; A5)將預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩的狀態(tài)變?yōu)椋╦+m-n)，預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值變?yōu)椋╦+m-n)對(duì)應(yīng) 的預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值b %，轉(zhuǎn)至步驟A6 ; A6)將預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值、第一實(shí)際轉(zhuǎn)矩和第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩帶入F(x)，轉(zhuǎn)至A7 ;
其中，k預(yù)設(shè)消隙偏置轉(zhuǎn)矩值的2倍，X為第一實(shí)際轉(zhuǎn)矩和第二實(shí)際轉(zhuǎn)矩之和； A7)校正處理后的輸出與F(x)結(jié)果相加作為第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩給定，并通過 第二CAN物理接口發(fā)送給第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，校正處理后的輸出與F(x)結(jié)果相減作為第 二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的轉(zhuǎn)矩給定，并通過第二CAN物理接口發(fā)送給第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)，包括速度控制器、第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；速度控制器、第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器之間通過CAN總線連接；速度控制器包括微處理器、第一CAN物理接口和第二CAN物理接口，第一CAN物理接口和第二CAN物理接口均與微處理器連接，第一CAN物理接口外接上位控制設(shè)備，第二CAN物理接口與第一交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和第二交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接。本發(fā)明同時(shí)也公開了上述系統(tǒng)的控制方法。本發(fā)明基于市場(chǎng)廣泛應(yīng)用的交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，公開了一種基于交流驅(qū)動(dòng)的數(shù)字化電消隙控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，無需專門設(shè)計(jì)電機(jī)控制系統(tǒng)，因而縮短系統(tǒng)開發(fā)周期，調(diào)試方便，同時(shí)具有數(shù)字化控制和交流控制系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)。
【IPC分類】H02P5-50
【公開號(hào)】CN104601054
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510015157
【發(fā)明人】萬其, 陳桂, 劉漢忠, 方力, 高金鳳
【申請(qǐng)人】南京工程學(xué)院
【公開日】2015年5月6日
【申請(qǐng)日】2015年1月12日