CN102882447A - 一种光电跟踪***水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法 - Google Patents
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Abstract
一种光电跟踪***水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法，包括：直流力矩电机、功率驱动模块、测速机、位置编码器、水平轴负载和控制处理器；一个直流力矩电机和测速机安装在水平轴一侧；另一个直流力矩电机和位置编码器安装在水平轴另一侧；水平轴负载安装在水平轴中间位置；控制处理器输出控制量经过功率驱动模块后，驱动水平轴上的两个电机共同运行工作；本发明实现了两个同型号直流力矩电机同轴同步驱动下的稳定跟踪控制，在相同负载条件下减小了机架体积，在不减小最大空载转速的条件下得到更大的负载输出力矩；同时由于水平轴两端力矩输出平衡，加强了整个水平轴***刚度，因此提高了***闭环控制带宽。
Description
技术领域
本发明属于捕获跟踪领域，涉及一种新的跟踪装置及控制方法，具体涉及一种光电跟踪***水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法。
技术背景
随着当今科技发展，在光电跟踪测量***中，对跟踪测量距离、测量目标种类的需求越来越高，光电跟踪测量***不断朝着大型化方向发展，即观测口径越来越大，单台***集成探测器种类越来越多。这就意味着，对电机所能提供的负载力矩要求越来越大。然而，传统的单一电机驱动存在以下局限性：一方面是单一电机受输出转矩的限制，另一方面单一电机驱动会造成水平轴的两端的驱动力矩不平衡，使水平轴的谐振频率变低，同时单电机驱动会造成水平轴的电机端发热，使水平轴由于温度不均匀变形，影响跟踪机架的轴系精度。
双电机联动驱动减小了单个电机的功率与等效转动惯量和***机电时间常数，提升了***的响应速度、减小了温度的变化。在控制器合理设计的情况下可使***响应的快速性、平稳性，因此研究双电机同步控制有很强的现实意义。
发明内容
本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种光电跟踪***水平轴双电机装置及稳定跟踪控制方法。采用双电机同步驱动控制，实现高精度稳定跟踪；满足现有某些大功率***，在一个单电机不能满足***功率需要的情况下，采取双电机同时驱动，实现***的大功率要求。
本发明解决技术问题所采用的技术方案之一是：一种光电跟踪***水平 轴双电机装置，包括：第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2、第一功率驱动模块3、第二功率驱动模块4、测速机5、位置编码器6、水平轴负载7和控制处理器8；第一直流力矩电机1和测速机5安装在水平轴9一侧；第二直流力矩电机2和位置编码器6安装在水平轴9的另一侧；水平轴负载7安装在水平轴9的中间位置；控制处理器8输出两路PWM脉冲调宽控制量，其中一路控制量经第一功率驱动模块3驱动放大后，驱动第一直流力矩电机1，另一路控制量经第二功率驱动模块4驱动放大后，驱动第二直流力矩电机2；工作时，水平轴9两端的第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2同时工作，共同驱动水平轴9旋转进行稳定跟踪；
所述控制处理器8是一个多回路闭环的控制结构，包括一个位置回路、一个速度回路和两个电流回路；位置回路输入给定为跟踪目标轨迹位置或引导跟踪的理论位置（比如正弦引导信号），把位置回路的输入给定与位置编码器6的数据相减，得到位置回路误差量，将位置回路误差量代入位置回路校正传递函数Gp，计算后得到速度回路的给定量，再把速度回路给定量与测速机5的数据相减，得到速度回路误差量，再将速度回路误差量代入速度回路校正传递函数Gv，计算后得到电流回路给定量，由于只有一个速度回路输出，因此第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流给定也是共用的，即第一直流力矩电机1电流给定量等于第二直流力矩电机2电流给定量；在第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽 控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过第一直流力矩电机1的电流回路校正传递函数Ga1和第一直流力矩电机1的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后，得到第一直流力矩电机1的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过第二直流力矩电机2的电流回路校正传递函数Ga2和第二直流力矩电机2的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到第二直流力矩电机2的PWM脉冲调宽控制量。最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作。
所述第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2是同一型号电机，具有相同设计规格参数。
一种实现同步驱动跟踪的控制方法，实现步骤如下：
A．在设计前，将各部分连接起来构成一个完整***，把位置回路输入给定与编码器反馈相减，得到位置回路输入误差，将该位置回路输入误差代入位置回路校正传递函数Gp，得到速度回路输入给定，再将速度回路输入给定与测速机反馈相减，得到速度回路输入误差，再将该速度回路输入误差代入速度回路校正传递函数Gv，得到电流回路的输入给定，把这个电流回路的输入给定分别同时送给两个电机的电流回路，也就是说，两个电机的电流回路给定是一样的，在这里，在第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再 分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过直流力矩电机1的电流回路校正传递函数Ga1和直流力矩电机1的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后，得到直流力矩电机1的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过直流力矩电机2的电流回路校正传递函数Ga2和直流力矩电机2的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到直流力矩电机2的PWM脉冲调宽控制量；最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作；
B.在整个***设计过程中，各回路的设计先后顺序是由内往外逐层设计的，即先是电流回路，其次是速度回路，最后为位置回路；
C．设计电流回路，先分别测得第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流开环频率特性Gi1和Gi2，一般电流回路反映的是控制***的电气特性，因此电流回路的控制对象特性为一个惯性环节，它的传递函数可设为： 
式中R为电机内阻，Ta为电机电磁时间常数，设计出其电流回路校正传递函为一个纯比例校正网络，有Ga1=Ga2=常数；电流回路工作频率为2kHz，电流闭环带宽不低于400Hz；
D．设计速度回路，将第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2视为一个整体，在电流回路闭环的基础上，测得两个电机和水平轴负载7同时对正弦激励信号的响应，得到整个水平轴其速度开环频率特性，运用频域分析法，设计水平轴速度回路校正传递函数；速度回路校正传递函数设计好后，测试其速度闭环带宽，速度回路工作频率为400Hz，速度闭环带宽为47Hz；
E．设计位置回路，***的位置回路控制算法采用PID控制器，利用PID整定法，在线实时对各参数进行调整，使***跟踪稳定，具有快速响应能力；
F．在***工作稳定的基础上，采用偏差耦合控制方法，利用差电流反馈修正第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路给定控制量，从而提高第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2实时输出力矩的平衡性，进一步提高***跟踪稳定性，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值。
本发明与现有技术相比的优点在于：
（1）本发明实现在光电跟踪***中双电机同步驱动跟踪控制技术，与单电机***相比，在电机型号不变情况下，即在保证最大空载转速不变的条件下，可获得以往***2倍的输出力矩。
（2）本发明实现了两个同型号直流力矩电机同轴同步驱动下的稳定跟踪控制，在相同负载条件下减小了机架体积，在不减小最大空载转速的条件下得到更大的负载输出力矩；同时由于水平轴两端力矩输出平衡，加强了整个水平轴***刚度，因此提高了***闭环控制带宽。
（3）本发明的结构设计保证水平轴两边实时输出力矩平衡，加强了***结构刚度，提高了***速度闭环的响应带宽。通过理论分析及实验验证结果均表明双电机***速度闭环带宽约为单电机***速度闭环带宽的2倍。
（4）双电机***在对扰动抑制能力上明显优于单电机***。
（5）本发明的控制方法，也验证了用两个1/2大力矩的小电机，经同步驱动后，实现稳定跟踪，可完全等效于用一个大力矩电机驱动跟踪的情况。这就大大的提高了经后本发明***光机结构设计的选择性。
（6）通过采用偏差耦合控制，即差电流反馈修正电流回路输入误差量的方法，使得在实时控制中，两个电机的电流大小更接近，也就是说，两个电机的输出负载力矩更平稳，两个电机之间的同步稳定性更好。
附图说明
图1为本发明的水平轴双电机***结构连接示意图；
图2为本发明控制处理器的控制框图；
图3为本发明***控制方法流程图；
图4为在本发明的实验***中，水平轴分别采用双电机同步驱动和单电机驱动，水平轴***的速度闭环频率特性曲线的比较图，其中上图为采用单电机驱动的实测结果，下图为采用双电机驱动的实测结果；
图5为在本发明的实验***中，水平轴分别采用双电机同步驱动和单电机驱动，水平轴做正弦引导跟踪（vmax＝30°/s，αmax＝15°/s2），跟踪误差曲线对比图。
具体实施方式
在图1所示，本发明实施实例的跟踪装置包括：直流力矩电机1、直流力矩电机2、功率驱动模块3、功率驱动模块4、测速机5、位置编码器6、水平轴负载7和控制处理器8；直流力矩电机1和测速机5安装在水平轴一侧；直流力矩电机2和位置编码器6安装在水平轴另一侧；水平轴负载7安装在水平轴中间位置，功率驱动模块3、功率驱动模块4和控制处理器8位于机下。
在图1所示，本发明实时例中的直流力矩电机1和直流力矩电机2为同型号电机，在安装时，由于分别安装在水平轴的两边，要保证电机同向运转，因此两边电机的电机线安装刚好是相反的。假设直流力矩电机1的电机线对应功率驱动模块3的输出线的对应关系为：正对正、负对负，那么直流力矩电机2的电机线对应功率驱动模块4的输出线的对应关系为：正对负、负对正。
如图2所示，本发明跟踪方法也是采用了多回路的闭环跟踪方式。与单电机***相比，跟踪控制方法流程如图3所示，先是进行位置回路控制校正运算，然后是速度回路校正运算，最后是分为两个电流回路，分别单独作校正运算得到两路PWM脉冲调宽信号，得到的两路PWM脉冲调宽信号再经过功率驱动模块后，分别驱动两个电机同时工作。另外，在电流回路增加了 偏差耦合控制来提高***跟踪稳定性，其原理是把两个力矩电机的电流反馈相减，得到一个电流差值，用这个电流差值来分别修正两个电流回路输入误差量，即电机电流大的一路减去该电流差值，而电机电流小的一路加上该电流差值。控制回路的设计方法也是从最内回路开始，先是设计电流回路，再是速度回路，最后是位置回路。由于本发明双电机***属于同轴刚性连接，因此在实时工作中，两电机实时的角位移和角速度是相同的，因此在设计中，位置回路和速度回路在设计中，两个电机***是共用的。
具体设计步骤如下：
A．在设计前，如图1所示，先将***各部分连接起来构成一个完整***。用MATLAB软件建立***仿真模型，如图2所示。一般跟踪***为角位置跟踪，把位置回路输入给定与编码器反馈相减，得到位置回路输入误差，将该位置回路输入误差代入位置回路校正传递函数Gp，得到速度回路输入给定，再将速度回路输入给定与测速机反馈相减，得到速度回路输入误差，再将该速度回路输入误差代入速度回路校正传递函数Gv，得到电流回路的输入给定，把这个电流回路的输入给定分别同时送给两个电机的电流回路，也就是说，两个电机的电流回路给定是一样的，在这里，在第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值（电流反馈1和电流反馈2）相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过直流力矩电机1的电流回路校正传递函数Ga1和第一直流力矩电机1的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后， 得到第一直流力矩电机1的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过第二直流力矩电机2的电流回路校正传递函数Ga2和第二直流力矩电机2的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到第二直流力矩电机2的PWM脉冲调宽控制量。最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作。
B.在整个***设计过程中，各回路的设计先后顺序是由内往外逐层设计的，即先是电流回路，其次是速度回路，最后为位置回路。
C．设计电流回路，先分别测得第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流开环频率特性Gi1和Gi2，一般电流回路反映的是控制***的电气特性，因此电流回路的控制对象特性为一个惯性环节，它的传递函数可设为： 
式中R为电机内阻，Ta为电机电磁时间常数，设计出其电流回路校正传递函为一个纯比例校正网络，有Ga1=Ga2=常数；电流回路工作频率为2kHz，电流闭环带宽不低于400Hz；
D．设计速度回路，将第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2视为一个整体，在电流回路闭环的基础上，测得两个电机和水平轴负载7同时对正弦激励信号的响应，得到整个水平轴其速度开环频率特性，运用频域分析法，设计水平轴速度回路校正传递函数为如下形式：
速度回路校正传递函数设计好后，就可以测试其速度闭环带宽。速度回路工作频率为400Hz，速度闭环带宽为47Hz；
E．设计位置回路，***的位置回路控制算法采用PID控制器，利用PID整定法，在线实时对各参数进行调整，使***跟踪稳定，具有快速响应 能力，位置回路的校正传递函数为如下形式：
F．在***工作稳定的基础上，采用偏差耦合控制方法，利用差电流反馈修正第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路给定控制量，从而提高第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2实时输出力矩的平衡性，可进一步提高***跟踪稳定性。即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值。
图4为在本发明的实验***中，水平轴分别采用双电机同步驱动和单电机驱动，水平轴***的速度闭环频率特性曲线的比较图。从实测曲线上可以看到，单电机***和双电机***的幅频曲线的起始位置都约为-3dB，往下移3dB，即到-6dB所对应的频率点，就是***所具有的有效闭环带宽。从图中，单电机***的速度闭环带宽约为33Hz，双电机***的速度闭环带宽约为47Hz，由此说明，对于同一个水平轴***，采用双电机驱动可以得到更高的***带宽。
图5为在本发明的实验***中，水平轴分别采用双电机同步驱动和单电机驱动，水平轴做正弦引导跟踪（vmax＝30°/s，αmax＝15°/s2），跟踪误差曲线的对比图。从图中可以看到，在正弦引导跟踪过程中，尤其在水平轴调头时，双电机***的跟踪误差要明显的小于单电机***，在调头时，误差主要受摩擦力矩扰动的影响比较大，因此，双电机驱动可提高***对力矩扰动的抑制能力，正弦引导跟踪误差(RMS)分别为：
error单电机＝7.783564秒error双电机＝5.428639秒
总之，本发明实现了光电跟踪***水平轴双电机同步驱动跟踪控制技术，实验结果表明与单电机***相比，各项功能指标均能满足工程需求，具有广阔的应用前景。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。
Claims (3)
1.一种光电跟踪***水平轴双电机装置，其特征在于包括：第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）、第一功率驱动模块（3）、第二功率驱动模块（4）、测速机（5）、位置编码器（6）、水平轴负载（7）和控制处理器（8）；第一直流力矩电机（1）和测速机（5）安装在水平轴（9）一侧；第二直流力矩电机（2）和位置编码器（6）安装在水平轴（9）的另一侧；水平轴负载（7）安装在水平轴（9）的中间位置；控制处理器（8）输出两路PWM脉冲调宽控制量，其中一路控制量经第一功率驱动模块（3）驱动放大后，驱动第一直流力矩电机（1），另一路控制量经第二功率驱动模块（4）驱动放大后，驱动第二直流力矩电机（2）；工作时，水平轴（9）两端的第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）同时工作，共同驱动水平轴（9）旋转进行稳定跟踪；
所述控制处理器（8）是一个多回路闭环的控制结构，包括一个位置回路、一个速度回路和两个电流回路；位置回路输入给定为跟踪目标轨迹位置或引导跟踪的理论位置，把位置回路的输入给定与位置编码器（6）的数据相减，得到位置回路误差量，将位置回路误差量代入位置回路校正传递函数Gp，计算后得到速度回路的给定量，再把速度回路给定量与测速机（5）的数据相减，得到速度回路误差量，再将速度回路误差量代入速度回路校正传递函数Gv，计算后得到电流回路给定量，由于只有一个速度回路输出，因此第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）的电流给定也是共用的，即第一直流力矩电机（1）电流给定量等于第二直流力矩电机（2）电流给定量；在第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流 反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过第一直流力矩电机（1）的电流回路校正传递函数Ga1和第一直流力矩电机（1）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后，得到第一直流力矩电机（1）的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过第二直流力矩电机（2）的电流回路校正传递函数Ga2和第二直流力矩电机（2）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到第二直流力矩电机（2）的PWM脉冲调宽控制量。最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作。
2.根据权利要求1所述的光电跟踪***水平轴双电机装置，其特征在于：所述第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）是同一型号电机，具有相同设计规格参数。
3.一种利用权利要求1所述装置实现同步驱动跟踪的控制方法，其特征在于实现步骤如下：
A．在设计前，按照权利要求1所述的各部分连接起来构成一个完整***，把位置回路输入给定与编码器反馈相减，得到位置回路输入误差，将该位置回路输入误差代入位置回路校正传递函数Gp，得到速度回路输入给定，再将速度回路输入给定与测速机反馈相减，得到速度回路输入误差，再将该速度回路输入误差代入速度回路校正传递函数Gv，得到电流回路的输入给定，把这个电流回路的输入给定分别同时送给两个电机的电流回路，也就是 说，两个电机的电流回路给定是一样的，在这里，在第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过直流力矩电机（1）的电流回路校正传递函数Ga1和直流力矩电机（1）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi 1后，得到直流力矩电机（1）的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过直流力矩电机（2）的电流回路校正传递函数Ga2和直流力矩电机（2）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到直流力矩电机（2）的PWM脉冲调宽控制量；最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，即实现了双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作；
B.在整个***设计过程中，各回路的设计先后顺序是由内往外逐层设计的，即先是电流回路，其次是速度回路，最后为位置回路；
C．设计电流回路，先分别测得第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）的电流开环频率特性Gi1和Gi2，一般电流回路反映的是控制***的电气特性，因此电流回路的控制对象特性为一个惯性环节，它的传递函数可设为： 
式中R为电机内阻，Ta为电机电磁时间常数，设计出其电流回路校正传递函为一个纯比例校正网络，有Ga1=Ga2=常数；
D．设计速度回路，将第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）视为一个整体，在电流回路闭环的基础上，测得两个电机和水平轴负载（7）同时对正弦激励信号的响应，得到整个水平轴其速度开环频率特性，运用频域分析法，设计水平轴速度回路校正传递函数；速度回路校正传递函数设计好后，测试其速度闭环带宽；
E．设计位置回路，***的位置回路控制算法采用PID控制器，利用PID整定法，在线实时对各参数进行调整，使***跟踪稳定；
F．在***工作稳定的基础上，采用偏差耦合控制方法，利用差电流反馈修正第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）的电流回路给定控制量，从而提高第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）实时输出力矩的平衡性，进一步提高***跟踪稳定性，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值。
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105373143A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-03-02 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种抑制风载荷扰动的大型天文望远镜高精度控制***及方法 |
| CN105786024A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 北京航空航天大学 | 一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器及其跟踪控制方法 |
| CN106597849A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 光电***伺服控制器生成装置及方法 |
| CN108448949A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-24 | 哈尔滨工大航博科技有限公司 | 应用于转台***的双电机双驱动器并联同步驱动*** |
| CN109889107A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | 北京科技大学 | 一种同轴双电机的直接转矩均衡补偿控制方法及装置 |
| CN109986173A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-09 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
| CN110076412A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-02 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11259134A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Yaskawa Electric Corp | モータ駆動用位置制御型コントローラおよびこのコントローラを用いた同期制御装置 |
| CN2644014Y (zh) * | 2003-09-28 | 2004-09-29 | 汕头市远东轻化装备有限公司 | 一种复合涂布机的收卷装置 |
| JP2008222334A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Murata Mach Ltd | 搬送装置 |
| CN102207738A (zh) * | 2010-03-31 | 2011-10-05 | 东芝机械株式会社 | 伺服控制方法及伺服控制装置 |
-
2012
- 2012-09-10 CN CN2012103321293A patent/CN102882447A/zh active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11259134A (ja) * | 1998-03-09 | 1999-09-24 | Yaskawa Electric Corp | モータ駆動用位置制御型コントローラおよびこのコントローラを用いた同期制御装置 |
| CN2644014Y (zh) * | 2003-09-28 | 2004-09-29 | 汕头市远东轻化装备有限公司 | 一种复合涂布机的收卷装置 |
| JP2008222334A (ja) * | 2007-03-09 | 2008-09-25 | Murata Mach Ltd | 搬送装置 |
| CN102207738A (zh) * | 2010-03-31 | 2011-10-05 | 东芝机械株式会社 | 伺服控制方法及伺服控制装置 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 陈庆伟等: "双电机同步联动控制***", 《南京理工大学学报》, vol. 29, 31 October 2005 (2005-10-31), pages 103 - 107 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105373143A (zh) * | 2015-10-21 | 2016-03-02 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种抑制风载荷扰动的大型天文望远镜高精度控制***及方法 |
| CN105373143B (zh) * | 2015-10-21 | 2018-06-01 | 中国科学院光电技术研究所 | 一种抑制风载荷扰动的大型天文望远镜高精度控制***及方法 |
| CN105786024A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-20 | 北京航空航天大学 | 一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器及其跟踪控制方法 |
| CN105786024B (zh) * | 2016-03-02 | 2018-08-24 | 北京航空航天大学 | 一种基于模型误差补偿的机载光电平台高精度跟踪控制器及其跟踪控制方法 |
| CN106597849A (zh) * | 2016-12-13 | 2017-04-26 | 中国航空工业集团公司洛阳电光设备研究所 | 光电***伺服控制器生成装置及方法 |
| CN108448949A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-24 | 哈尔滨工大航博科技有限公司 | 应用于转台***的双电机双驱动器并联同步驱动*** |
| CN109889107A (zh) * | 2019-02-28 | 2019-06-14 | 北京科技大学 | 一种同轴双电机的直接转矩均衡补偿控制方法及装置 |
| CN109986173A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-07-09 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
| CN110076412A (zh) * | 2019-04-16 | 2019-08-02 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
| CN110076412B (zh) * | 2019-04-16 | 2021-08-06 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
| CN109986173B (zh) * | 2019-04-16 | 2021-08-06 | 深圳市麦格米特焊接技术有限公司 | 一种双电机协同控制方法、装置、电机控制器和送丝*** |
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