主從機(jī)同步控制方法及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種主從機(jī)同步控制方法，通過對主機(jī)、從機(jī)速度信號進(jìn)行運(yùn)算處理，得到主從機(jī)的矢量位置，對矢量位置進(jìn)行差值計算獲得從機(jī)的加減速信號，對該信號處理得出從機(jī)實(shí)際控制參數(shù)，根據(jù)參數(shù)驅(qū)動從機(jī)動作，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)同步。本發(fā)明還提供一種主從機(jī)同步控制系統(tǒng)，包括依次連接的主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊、主機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、從機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的位置相位差比較模塊、位置速度轉(zhuǎn)換模塊以及馬達(dá)控制模塊；主機(jī)速度積分位置模塊、從機(jī)速度積分位置模塊分別與位置相位差比較模塊連接。本發(fā)明采用實(shí)時糾偏，大幅提高主從機(jī)同步精確度，花費(fèi)僅為現(xiàn)有技術(shù)一半，節(jié)約了制造成本。
【專利說明】主從機(jī)同步控制方法及系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于伺服控制【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種主從機(jī)同步控制方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)含有多個軸伺服驅(qū)動器，一般認(rèn)為多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)共同接收控制器的指令就可以實(shí)現(xiàn)多軸伺服驅(qū)動器之間的同步，但實(shí)際上每個軸驅(qū)動器卻存在不同步，造成不同步的因素有:每個軸伺服驅(qū)動器上電并使能起始時間點(diǎn)是隨機(jī)的，因此各軸伺服驅(qū)動器控制環(huán)的控制周期存在起始誤差；每個軸伺服驅(qū)動器的時鐘基礎(chǔ)易受晶振精度、環(huán)境溫度等影響，各軸伺服驅(qū)動器控制環(huán)的控制周期的實(shí)際長度并不完全一致，即各軸伺服驅(qū)動器控制環(huán)的控制周期長度存在誤差。多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)存在的誤差一定程度上影響到加工時的精度。
[0003]目前，解決多軸伺服驅(qū)動系統(tǒng)誤差，實(shí)現(xiàn)主從機(jī)的相位同步的方案主要有兩種:一是依靠同步器直接實(shí)現(xiàn)，二是通過變頻器附帶同步控制或伺服控制。上述兩種方案的同步都是離散糾偏，離散糾偏容易導(dǎo)致糾正不及時，另外，精確度也不高，設(shè)置制造成本過高，價格也較為昂貴。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種主從機(jī)同步控制方法，可以實(shí)現(xiàn)對主從機(jī)的實(shí)時糾偏，有效提高同步精確度，價格也僅為現(xiàn)有技術(shù)方案的一半，大大節(jié)約了制造成本。
[0005]本發(fā)明所提供的主從機(jī)同步控制方法，包括以下步驟:
[0006](I)從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過從機(jī)增量式編碼器獲取從機(jī)的速度信號，并發(fā)送給從機(jī)速度積分位置模塊；
[0007](2)從機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的從機(jī)速度信號，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出從機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊；
[0008](3)主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過主機(jī)增量式編碼器獲取主機(jī)的速度信號，并發(fā)送給主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊；
[0009](4)主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)接收到的主機(jī)速度信號a以及預(yù)先設(shè)定的主機(jī)齒輪箱減速比Y，計算得出主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速V，其中V = aX Y ;將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速發(fā)送給主機(jī)速度積分位置模塊；
[0010](5)主機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出主機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊；
[0011](6)位置相位差比較模塊將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差，并將該位置差發(fā)送給位置速度轉(zhuǎn)換模塊；
[0012](7)位置速度轉(zhuǎn)換模塊通過微分器的微分運(yùn)算，將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號，并將該加減速信號發(fā)送給馬達(dá)控制模塊；[0013](8)馬達(dá)控制模塊根據(jù)接收到的加減速信號驅(qū)動從機(jī)速度的相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
[0014]進(jìn)一步地，所述從機(jī)增量式編碼器具體為增量式1000線編碼器。所述主機(jī)增量式編碼器具體為增量式2000線編碼器。
[0015]進(jìn)一步地，為實(shí)現(xiàn)更精確的主從機(jī)同步控制，所述步驟(8)中，馬達(dá)控制模塊在驅(qū)動從機(jī)速度變化之前，先將加減速信號經(jīng)過速度環(huán)、位置環(huán)的計算。
[0016]本發(fā)明還提供一種主從機(jī)同步控制系統(tǒng)，包括依次連接的主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊、主機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、從機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的位置相位差比較模塊、位置速度轉(zhuǎn)換模塊以及馬達(dá)控制模塊；所述主機(jī)速度積分位置模塊、從機(jī)速度積分位置模塊分別與所述位置相位差比較豐吳塊連接；
[0017]所述主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與主機(jī)增量式編碼器連接，用于獲取主機(jī)的速度信號;
[0018]所述主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊用于將主機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為主機(jī)的實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速；
[0019]所述主機(jī)速度積分位置模塊用于將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為主機(jī)的矢量位置；
[0020]所述從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與從機(jī)增量式編碼器連接，用于獲取從機(jī)的速度信號;
[0021]所述從機(jī)速度積分位置模塊用于將從機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為從機(jī)的矢量位置；
[0022]所述位置相位差比較模塊用于將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差；
[0023]所述位置速度轉(zhuǎn)換模塊用于將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號；
[0024]所述馬達(dá)控制模塊與從機(jī)驅(qū)動裝置連接，用于根據(jù)接收到的加減速信號驅(qū)動從機(jī)驅(qū)動裝置，從而實(shí)現(xiàn)從機(jī)速度及位置的變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
[0025]進(jìn)一步地，所述從機(jī)增量式編碼器具體為增量式1000線編碼器。所述主機(jī)增量式編碼器具體為增量式2000線編碼器。
[0026]本發(fā)明所提供的主從機(jī)同步控制方法及同步控制系統(tǒng)，采用的糾偏方式不同于現(xiàn)有技術(shù)的離散糾偏，而是采用實(shí)時糾偏的方式，編碼器的相位誤差一般在±5個脈沖，因此，本發(fā)明可將主從機(jī)同步誤差控制在±5個脈沖以內(nèi)，不僅大幅提高主從機(jī)同步的精確度，而且花費(fèi)僅為現(xiàn)有技術(shù)方案的一半，極大的節(jié)約了制造成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明所述方法流程圖；
[0028]圖2為本發(fā)明所述系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029]如圖1所示，為本發(fā)明所提供的主從機(jī)同步控制方法流程圖，包括以下步驟:
[0030](I)從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過從機(jī)增量式編碼器(可以為增量式1000線編碼器)獲取從機(jī)的速度信號，并發(fā)送給從機(jī)速度積分位置模塊；
[0031](2)從機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的從機(jī)速度信號，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出從機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊；
[0032](3)主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過主機(jī)增量式編碼器(可以為增量式2000線編碼器)獲取主機(jī)的速度信號，并發(fā)送給主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊；
[0033](4)主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)接收到的主機(jī)速度信號a以及預(yù)先設(shè)定的主機(jī)齒輪箱減速比Y，計算得出主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速V，其中V = a X Y，該主機(jī)齒輪箱減速比根據(jù)增量式編碼器在主機(jī)軸及從機(jī)軸上的實(shí)際安裝位置來確定，所述主機(jī)齒輪箱減速比與從機(jī)機(jī)械減速機(jī)的速比相等；將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速發(fā)送給主機(jī)速度積分位置模塊；
[0034](5)主機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出主機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊；
[0035](6)位置相位差比較模塊將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差，并將該位置差發(fā)送給位置速度轉(zhuǎn)換模塊；
[0036](7)位置速度轉(zhuǎn)換模塊通過微分器的微分運(yùn)算，將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號，并將該加減速信號發(fā)送給馬達(dá)控制模塊；
[0037](8)馬達(dá)控制模塊將接收到的加減速信號經(jīng)過速度環(huán)、位置環(huán)的計算得出實(shí)際控制參數(shù)，根據(jù)實(shí)際控制參數(shù)驅(qū)動從機(jī)速度的相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
[0038]如圖2所示，為本發(fā)明所述主從機(jī)同步控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包括依次連接的主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊、主機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、從機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的位置相位差比較模塊、位置速度轉(zhuǎn)換模塊以及馬達(dá)控制模塊；主機(jī)速度積分位置模塊、從機(jī)速度積分位置模塊分別與位置相位差比較模塊連接；
[0039]主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與主機(jī)增量式編碼器(可以為增量式2000線編碼器)連接，用于獲取主機(jī)的速度信號；主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊用于將主機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為主機(jī)的實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速；主機(jī)速度積分位置模塊用于將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為主機(jī)的矢量位置；從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與從機(jī)增量式編碼器(可以為增量式1000線編碼器)連接，用于獲取從機(jī)的速度信號；從機(jī)速度積分位置模塊用于將從機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為從機(jī)的矢量位置；位置相位差比較模塊用于將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差；位置速度轉(zhuǎn)換模塊用于將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號；馬達(dá)控制模塊與從機(jī)驅(qū)動裝置連接，用于將接收到的加減速信號進(jìn)行速度環(huán)、位置環(huán)精確計算，獲得從機(jī)的實(shí)際控制參數(shù)，根據(jù)實(shí)際控制參數(shù)驅(qū)動從機(jī)驅(qū)動裝置，從而實(shí)現(xiàn)從機(jī)速度及位置的變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
[0040]采用本發(fā)明所提供的控制方法及系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)實(shí)時糾偏，主機(jī)電機(jī)的指令由外部輸入，從機(jī)電機(jī)完全由系統(tǒng)按設(shè)定的模式進(jìn)行控制，系統(tǒng)通過輸出高頻脈沖到從機(jī)電機(jī)驅(qū)動器，并接收主機(jī)及從電機(jī)光電編碼器脈沖反饋信號，對從機(jī)電機(jī)進(jìn)行全閉環(huán)速度和位置控制，從而實(shí)現(xiàn)主從電機(jī)的絕對同步，編碼器相位誤差一般約為±5個脈沖，因此主從機(jī)的同步誤差可控制在±5個編碼器脈沖以內(nèi)，大幅提高了主從機(jī)同步精確度。
【權(quán)利要求】
1.一種主從機(jī)同步控制方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過從機(jī)增量式編碼器獲取從機(jī)的速度信號，并發(fā)送給從機(jī)速度積分位置模塊； (2)從機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的從機(jī)速度信號，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出從機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊； (3)主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊通過主機(jī)增量式編碼器獲取主機(jī)的速度信號，并發(fā)送給主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊； (4)主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊根據(jù)接收到的主機(jī)速度信號a以及預(yù)先設(shè)定的主機(jī)齒輪箱減速比Y，計算得出主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速V，其中V = aX Y ;將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速發(fā)送給主機(jī)速度積分位置模塊； (5)主機(jī)速度積分位置模塊根據(jù)接收到的主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速，通過積分器進(jìn)行積分運(yùn)算得出主機(jī)的矢量位置，并將矢量位置發(fā)送給位置相位差比較模塊； (6)位置相位差比較模塊將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差，并將該位置差發(fā)送給位置速度轉(zhuǎn)換模塊； (7)位置速度轉(zhuǎn)換模塊通過微分器的微分運(yùn)算，將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號，并將該加減速信號發(fā)送給馬達(dá)控制模塊； (8)馬達(dá)控制模塊根據(jù)接收到的加減速信號驅(qū)動從機(jī)速度的相應(yīng)變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
2.如權(quán)利要求1所述的主從機(jī)同步控制方法，其特征在于:所述從機(jī)增量式編碼器為增量式1000線編碼器。
3.如權(quán)利要求1所述的主從機(jī)同步控制方法，其特征在于:所述主機(jī)增量式編碼器為增量式2000線編碼器。
4.如權(quán)利要求1所述的主從機(jī)同步控制方法，其特征在于:所述步驟(8)中，馬達(dá)控制模塊在驅(qū)動從機(jī)速度變化之前，先將加減速信號經(jīng)過速度環(huán)、位置環(huán)的計算。
5.一種實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求1所述主從機(jī)同步控制方法的同步控制系統(tǒng)，其特征在于:包括依次連接的主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊、主機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊、從機(jī)速度積分位置模塊；依次連接的位置相位差比較模塊、位置速度轉(zhuǎn)換模塊以及馬達(dá)控制模塊；所述主機(jī)速度積分位置模塊、從機(jī)速度積分位置模塊分別與所述位置相位差比較模塊連接； 所述主機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與主機(jī)增量式編碼器連接，用于獲取主機(jī)的速度信號； 所述主機(jī)速度變比轉(zhuǎn)換模塊用于將主機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為主機(jī)的實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速； 所述主機(jī)速度積分位置模塊用于將主機(jī)實(shí)際反饋轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為主機(jī)的矢量位置； 所述從機(jī)零點(diǎn)信號處理模塊與從機(jī)增量式編碼器連接，用于獲取從機(jī)的速度信號； 所述從機(jī)速度積分位置模塊用于將從機(jī)速度信號轉(zhuǎn)換為從機(jī)的矢量位置； 所述位置相位差比較模塊用于將接收到的從機(jī)矢量位置和主機(jī)矢量位置進(jìn)行差值運(yùn)算，得出主機(jī)和從機(jī)之間的位置差； 所述位置速度轉(zhuǎn)換模塊用于將位置差轉(zhuǎn)換為從機(jī)的加減速信號； 所述馬達(dá)控制模塊與從機(jī)驅(qū)動裝置連接，用于根據(jù)接收到的加減速信號驅(qū)動從機(jī)驅(qū)動裝置，從而實(shí)現(xiàn)從機(jī)速度及位置的變化，實(shí)現(xiàn)主機(jī)與從機(jī)的同步。
6.如權(quán)利要求5所述的同步控制系統(tǒng)，其特征在于:所述從機(jī)增量式編碼器為增量式1000線編碼器。
7.如權(quán)利要求5所述的同步控制系統(tǒng)，其特征在于:所述主機(jī)增量式編碼器為增量式2000線編碼器。`
【文檔編號】H02P5/50GK103490678SQ201310488804
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年10月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月17日
【發(fā)明者】凌云峰, 巢建峰, 劉達(dá)平 申請人:雙峰格雷斯海姆醫(yī)藥玻璃（丹陽）有限公司