一種基于pid的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電機(jī)控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于PID的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的發(fā)展，電機(jī)同步控制技術(shù)在各個(gè)技術(shù)領(lǐng)域中得到了越來(lái)越多 的應(yīng)用。隨之而來(lái)的對(duì)電機(jī)同步控制技術(shù)的要求也越來(lái)越高，目前的同步控制系統(tǒng)，一般利 用機(jī)械結(jié)構(gòu)使得負(fù)載在不同長(zhǎng)度的軌道上實(shí)現(xiàn)同步，或通過(guò)一般的控制器外加大量的傳感 器實(shí)現(xiàn)同步。
[0003] 這兩種同步方式存在的缺陷是：前者誤差較大，且機(jī)械結(jié)構(gòu)磨損較為嚴(yán)重，長(zhǎng)期運(yùn) 行會(huì)使同步系統(tǒng)的誤差增大；后者由于缺少一種精確的算法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確的同步，并且由于傳 感器過(guò)多，控制器的布線過(guò)于密集，使得同步控制系統(tǒng)的控制對(duì)象的數(shù)量受到一定程度上 的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 發(fā)明目的：針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明旨在提供一種基于PID的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)。
[0005] 技術(shù)方案：一種基于PID的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)，包括主電機(jī)組和多個(gè)從電機(jī)組， 所述主電機(jī)組包括主電機(jī)、由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主負(fù)載以及主負(fù)載軌道，所述從電機(jī)組包括從 電機(jī)、由從電機(jī)驅(qū)動(dòng)的從負(fù)載以及從負(fù)載軌道，所述主電機(jī)組還包括主方位檢測(cè)模塊和主 速度檢測(cè)模塊以及安裝在主負(fù)載上的主控制器，所述從電機(jī)組還包括從方位檢測(cè)模塊和從 速度檢測(cè)模塊以及安裝在從負(fù)載上的從控制器，其中，
[0006] 主方位檢測(cè)模塊：檢測(cè)主負(fù)載的方向信息和位置信息；
[0007] 主速度檢測(cè)模塊：檢測(cè)主負(fù)載的速度信息；
[0008] 從方位檢測(cè)模塊：檢測(cè)從負(fù)載的方向信息和位置信息；
[0009] 從速度檢測(cè)模塊：檢測(cè)從負(fù)載的速度信息；
[0010] 工作時(shí)，主負(fù)載在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，主方位檢測(cè)模塊與主速度檢測(cè)模塊 將檢測(cè)到的信息反饋至主控制器，由主控制器將信息發(fā)送給從控制器，從控制器采用PID 算法處理后，控制從電機(jī)驅(qū)動(dòng)從負(fù)載同步運(yùn)動(dòng)。
[0011] 進(jìn)一步的，所述主方位檢測(cè)模塊包括主霍爾元件和一對(duì)主金屬塊，主霍爾元件安 裝在主負(fù)載上，一對(duì)主金屬塊分別安裝在主負(fù)載軌道的兩端；所述從方位檢測(cè)模塊包括從 霍爾元件和一對(duì)從金屬塊，從霍爾元件安裝在從負(fù)載上，一對(duì)從金屬塊分別安裝在從負(fù)載 軌道的兩端。
[0012] 進(jìn)一步的，所述主速度檢測(cè)模塊包括主光柵帶和主紅外對(duì)管，主光柵帶設(shè)置在主 負(fù)載軌道的表面，主光柵帶的長(zhǎng)度與主負(fù)載在主負(fù)載軌道上經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度一致，所述主紅外 對(duì)管安裝在主負(fù)載上；所述從速度檢測(cè)模塊包括從光柵帶和從紅外對(duì)管，所述從光柵帶設(shè) 置在從負(fù)載軌道的表面，所述從光柵帶的長(zhǎng)度與從負(fù)載在從負(fù)載軌道上經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度一致， 所述從紅外對(duì)管安裝在從負(fù)載上。
[0013] 進(jìn)一步的，所述主控制器中集成有主控制模塊和無(wú)線通信發(fā)送模塊，所述從控制 器中集成有無(wú)線通信接收模塊、從控制模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，其中，
[0014] 主控制模塊：接收主方位檢測(cè)模塊和主速度檢測(cè)模塊所檢測(cè)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)信息并處 理；
[0015] 無(wú)線通信發(fā)送模塊：發(fā)送主控制模塊處理后的信息；
[0016] 無(wú)線通信接收模塊：接收無(wú)線通信發(fā)送模塊發(fā)送的信息；
[0017] 從控制模塊：使用PID算法將無(wú)線通信接收模塊接受的信息與從方位檢測(cè)模塊和 從速度檢測(cè)模塊所檢測(cè)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行比對(duì)，得到驅(qū)動(dòng)從電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)；
[0018] 數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：將從控制器得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)從 電機(jī)的控制。
[0019] 有益效果：本發(fā)明采用PID算法，能夠精確調(diào)節(jié)電機(jī)的性能參數(shù)，使得多個(gè)電機(jī)組 中驅(qū)動(dòng)的負(fù)載實(shí)現(xiàn)自行同步。并且通過(guò)數(shù)據(jù)的無(wú)線交互，及簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的布線結(jié)構(gòu)，又能夠 實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的分立，大大增加了同步系統(tǒng)中可控電機(jī)的數(shù)量。
【附圖說(shuō)明】
[0020] 圖1為本發(fā)明的示意圖；
[0021] 圖2為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 如圖1所示，一種基于PID的多電機(jī)同步控制系統(tǒng)，包括主電機(jī)組和多個(gè)從電機(jī) 組，如圖2所示，所述主電機(jī)組包括主電機(jī)、由主電機(jī)驅(qū)動(dòng)的主負(fù)載1、主負(fù)載軌道2、主方位 檢測(cè)模塊、主速度檢測(cè)模塊以及安裝在主負(fù)載1上的主控制器，并且主方位檢測(cè)模塊、主速 度檢測(cè)模塊與主控制器均集成于主負(fù)載1內(nèi)部，其中，
[0023] 主方位檢測(cè)模塊：檢測(cè)主負(fù)載1的方向信息和位置信息；主方位檢測(cè)模塊包括主 霍爾元件和一對(duì)主金屬塊5,主霍爾元件安裝在主負(fù)載1上，一對(duì)主金屬塊5分別安裝在主 負(fù)載軌道2的兩端；
[0024] 主速度檢測(cè)模塊：檢測(cè)主負(fù)載1的速度信息；主速度檢測(cè)模塊包括主光柵帶7和 主紅外對(duì)管，主光柵帶7設(shè)置在主負(fù)載軌道2的表面，主光柵帶7的長(zhǎng)度與主負(fù)載1在主負(fù) 載軌道2上經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度一致，所述主紅外對(duì)管安裝在主負(fù)載1上。
[0025] 所述從電機(jī)組包括從電機(jī)、由從電機(jī)驅(qū)動(dòng)的從負(fù)載3、從負(fù)載軌道4、從方位檢測(cè) 模塊和從速度檢測(cè)模塊以及安裝在從負(fù)載3上的從控制器，并且從方位檢測(cè)模塊、從速度 檢測(cè)模塊與從控制器均集成于從負(fù)載3內(nèi)部，其中，
[0026] 從方位檢測(cè)模塊：檢測(cè)從負(fù)載3的方向信息和位置信息，從方位檢測(cè)模塊包括從 霍爾元件和一對(duì)從金屬塊6,從霍爾元件安裝在從負(fù)載3上，一對(duì)從金屬塊6分別安裝在從 負(fù)載軌道4的兩端；
[0027] 從速度檢測(cè)模塊：檢測(cè)從負(fù)載3的速度信息；從速度檢測(cè)模塊包括從光柵帶8和 從紅外對(duì)管，所述從光柵帶8設(shè)置在從負(fù)載軌道4的表面，所述從光柵帶8的長(zhǎng)度與從負(fù)載 3在從負(fù)載軌道4上經(jīng)過(guò)的長(zhǎng)度一致，所述從紅外對(duì)管安裝在從負(fù)載3上。
[0028] 主控制器中集成有主控制模塊和無(wú)線通信發(fā)送模塊，主控制模塊用于接收主方位 檢測(cè)模塊和主速度檢測(cè)模塊所檢測(cè)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)信息并處理；無(wú)線通信發(fā)送模塊用于發(fā)送主 控制模塊處理后的信息。
[0029] 從控制器中集成有無(wú)線通信接收模塊、從控制模塊以及數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊，其中，
[0030]無(wú)線通信接收模塊：接收無(wú)線通信發(fā)送模塊發(fā)送的信息；
[0031] 從控制模塊：使用PID算法將無(wú)線通信接收模塊接受的信息與從方位檢測(cè)模塊和 從速度檢測(cè)模塊所檢測(cè)的負(fù)載運(yùn)動(dòng)信息進(jìn)行比對(duì)，得到驅(qū)動(dòng)從電機(jī)同步運(yùn)動(dòng)的數(shù)字信號(hào)；
[0032]數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊：將從控制器得到的數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為驅(qū)動(dòng)電機(jī)的模擬信號(hào)實(shí)現(xiàn)對(duì)從 電機(jī)的控制，數(shù)模轉(zhuǎn)換模塊與從電機(jī)相連。
[0033] 工作時(shí)，主負(fù)載1在主電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下開(kāi)始運(yùn)動(dòng)，通過(guò)主紅外對(duì)管和主光柵帶7檢測(cè) 得到主負(fù)載1的運(yùn)行速度。每當(dāng)主負(fù)載1接近軌道兩端的主金屬塊5時(shí)，主霍爾元件都會(huì) 給主控制器發(fā)送一個(gè)信號(hào)，給出主負(fù)載1的位置信息。主控制器得到主方位檢測(cè)模塊和主 速度檢測(cè)模塊反饋的信息，通過(guò)無(wú)線通信發(fā)送模塊，將主負(fù)載1的速度和位置信息發(fā)送給 從控制器，這樣每個(gè)從控制器通過(guò)兩組數(shù)據(jù)的對(duì)比，并利用PID算法，再將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為 模擬信號(hào)即可驅(qū)動(dòng)不同軌道上的從負(fù)載3與主負(fù)載1的相位同步。
[0034] 由于電機(jī)在運(yùn)行過(guò)程中速度是不斷變化的，要實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的同步，就要使得負(fù)載從 軌道的同一位置出發(fā)，同時(shí)到達(dá)軌道的另一位置。由于速度不能突變，所以當(dāng)負(fù)載從軌道一 端運(yùn)行到另一端的時(shí)間T(規(guī)定T為10秒）確定后，負(fù)載的速度在時(shí)間T內(nèi)的積分就