CN103490678A - 主从机同步控制方法及*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种主从机同步控制方法，通过对主机、从机速度信号进行运算处理，得到主从机的矢量位置，对矢量位置进行差值计算获得从机的加减速信号，对该信号处理得出从机实际控制参数，根据参数驱动从机动作，实现主从机同步。本发明还提供一种主从机同步控制***，包括依次连接的主机零点信号处理模块、主机速度变比转换模块、主机速度积分位置模块；依次连接的从机零点信号处理模块、从机速度积分位置模块；依次连接的位置相位差比较模块、位置速度转换模块以及马达控制模块；主机速度积分位置模块、从机速度积分位置模块分别与位置相位差比较模块连接。本发明采用实时纠偏，大幅提高主从机同步精确度，花费仅为现有技术一半，节约了制造成本。

Description

主从机同步控制方法及***
技术领域
本发明属于伺服控制技术领域，尤其涉及一种主从机同步控制方法及***。
背景技术
现有多轴伺服驱动***含有多个轴伺服驱动器，一般认为多轴伺服驱动***共同接收控制器的指令就可以实现多轴伺服驱动器之间的同步，但实际上每个轴驱动器却存在不同步，造成不同步的因素有：每个轴伺服驱动器上电并使能起始时间点是随机的，因此各轴伺服驱动器控制环的控制周期存在起始误差；每个轴伺服驱动器的时钟基础易受晶振精度、环境温度等影响，各轴伺服驱动器控制环的控制周期的实际长度并不完全一致，即各轴伺服驱动器控制环的控制周期长度存在误差。多轴伺服驱动***存在的误差一定程度上影响到加工时的精度。
目前，解决多轴伺服驱动***误差，实现主从机的相位同步的方案主要有两种：一是依靠同步器直接实现，二是通过变频器附带同步控制或伺服控制。上述两种方案的同步都是离散纠偏，离散纠偏容易导致纠正不及时，另外，精确度也不高，设置制造成本过高，价格也较为昂贵。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种主从机同步控制方法，可以实现对主从机的实时纠偏，有效提高同步精确度，价格也仅为现有技术方案的一半，大大节约了制造成本。
本发明所提供的主从机同步控制方法，包括以下步骤：
（1）从机零点信号处理模块通过从机增量式编码器获取从机的速度信号，并发送给从机速度积分位置模块；
（2）从机速度积分位置模块根据接收到的从机速度信号，通过积分器进行积分运算得出从机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（3）主机零点信号处理模块通过主机增量式编码器获取主机的速度信号，并发送给主机速度变比转换模块；
（4）主机速度变比转换模块根据接收到的主机速度信号a以及预先设定的主机齿轮箱减速比γ，计算得出主机实际反馈转速V，其中V＝a×γ；将主机实际反馈转速发送给主机速度积分位置模块；
（5）主机速度积分位置模块根据接收到的主机实际反馈转速，通过积分器进行积分运算得出主机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（6）位置相位差比较模块将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差，并将该位置差发送给位置速度转换模块；
（7）位置速度转换模块通过微分器的微分运算，将位置差转换为从机的加减速信号，并将该加减速信号发送给马达控制模块；
（8）马达控制模块根据接收到的加减速信号驱动从机速度的相应变化，实现主机与从机的同步。
进一步地，所述从机增量式编码器具体为增量式1000线编码器。所述主机增量式编码器具体为增量式2000线编码器。
进一步地，为实现更精确的主从机同步控制，所述步骤（8）中，马达控制模块在驱动从机速度变化之前，先将加减速信号经过速度环、位置环的计算。
本发明还提供一种主从机同步控制***，包括依次连接的主机零点信号处理模块、主机速度变比转换模块、主机速度积分位置模块；依次连接的从机零点信号处理模块、从机速度积分位置模块；依次连接的位置相位差比较模块、位置速度转换模块以及马达控制模块；所述主机速度积分位置模块、从机速度积分位置模块分别与所述位置相位差比较模块连接；
所述主机零点信号处理模块与主机增量式编码器连接，用于获取主机的速度信号；
所述主机速度变比转换模块用于将主机速度信号转换为主机的实际反馈转速；
所述主机速度积分位置模块用于将主机实际反馈转速转换为主机的矢量位置；
所述从机零点信号处理模块与从机增量式编码器连接，用于获取从机的速度信号；
所述从机速度积分位置模块用于将从机速度信号转换为从机的矢量位置；
所述位置相位差比较模块用于将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差；
所述位置速度转换模块用于将位置差转换为从机的加减速信号；
所述马达控制模块与从机驱动装置连接，用于根据接收到的加减速信号驱动从机驱动装置，从而实现从机速度及位置的变化，实现主机与从机的同步。
进一步地，所述从机增量式编码器具体为增量式1000线编码器。所述主机增量式编码器具体为增量式2000线编码器。
本发明所提供的主从机同步控制方法及同步控制***，采用的纠偏方式不同于现有技术的离散纠偏，而是采用实时纠偏的方式，编码器的相位误差一般在±5个脉冲，因此，本发明可将主从机同步误差控制在±5个脉冲以内，不仅大幅提高主从机同步的精确度，而且花费仅为现有技术方案的一半，极大的节约了制造成本。
附图说明
图1为本发明所述方法流程图；
图2为本发明所述***结构图。
具体实施方式
如图1所示，为本发明所提供的主从机同步控制方法流程图，包括以下步骤：
（1）从机零点信号处理模块通过从机增量式编码器（可以为增量式1000线编码器）获取从机的速度信号，并发送给从机速度积分位置模块；
（2）从机速度积分位置模块根据接收到的从机速度信号，通过积分器进行积分运算得出从机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（3）主机零点信号处理模块通过主机增量式编码器（可以为增量式2000线编码器）获取主机的速度信号，并发送给主机速度变比转换模块；
（4）主机速度变比转换模块根据接收到的主机速度信号a以及预先设定的主机齿轮箱减速比γ，计算得出主机实际反馈转速V，其中V＝a×γ，该主机齿轮箱减速比根据增量式编码器在主机轴及从机轴上的实际安装位置来确定，所述主机齿轮箱减速比与从机机械减速机的速比相等；将主机实际反馈转速发送给主机速度积分位置模块；
（5）主机速度积分位置模块根据接收到的主机实际反馈转速，通过积分器进行积分运算得出主机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（6）位置相位差比较模块将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差，并将该位置差发送给位置速度转换模块；
（7）位置速度转换模块通过微分器的微分运算，将位置差转换为从机的加减速信号，并将该加减速信号发送给马达控制模块；
（8）马达控制模块将接收到的加减速信号经过速度环、位置环的计算得出实际控制参数，根据实际控制参数驱动从机速度的相应变化，实现主机与从机的同步。
如图2所示，为本发明所述主从机同步控制***结构图，包括依次连接的主机零点信号处理模块、主机速度变比转换模块、主机速度积分位置模块；依次连接的从机零点信号处理模块、从机速度积分位置模块；依次连接的位置相位差比较模块、位置速度转换模块以及马达控制模块；主机速度积分位置模块、从机速度积分位置模块分别与位置相位差比较模块连接；
主机零点信号处理模块与主机增量式编码器（可以为增量式2000线编码器）连接，用于获取主机的速度信号；主机速度变比转换模块用于将主机速度信号转换为主机的实际反馈转速；主机速度积分位置模块用于将主机实际反馈转速转换为主机的矢量位置；从机零点信号处理模块与从机增量式编码器（可以为增量式1000线编码器）连接，用于获取从机的速度信号；从机速度积分位置模块用于将从机速度信号转换为从机的矢量位置；位置相位差比较模块用于将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差；位置速度转换模块用于将位置差转换为从机的加减速信号；马达控制模块与从机驱动装置连接，用于将接收到的加减速信号进行速度环、位置环精确计算，获得从机的实际控制参数，根据实际控制参数驱动从机驱动装置，从而实现从机速度及位置的变化，实现主机与从机的同步。
采用本发明所提供的控制方法及***实现实时纠偏，主机电机的指令由外部输入，从机电机完全由***按设定的模式进行控制，***通过输出高频脉冲到从机电机驱动器，并接收主机及从电机光电编码器脉冲反馈信号，对从机电机进行全闭环速度和位置控制，从而实现主从电机的绝对同步，编码器相位误差一般约为±5个脉冲，因此主从机的同步误差可控制在±5个编码器脉冲以内，大幅提高了主从机同步精确度。

Claims (7)

1.一种主从机同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
（1）从机零点信号处理模块通过从机增量式编码器获取从机的速度信号，并发送给从机速度积分位置模块；
（2）从机速度积分位置模块根据接收到的从机速度信号，通过积分器进行积分运算得出从机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（3）主机零点信号处理模块通过主机增量式编码器获取主机的速度信号，并发送给主机速度变比转换模块；
（4）主机速度变比转换模块根据接收到的主机速度信号a以及预先设定的主机齿轮箱减速比γ，计算得出主机实际反馈转速V，其中V＝a×γ；将主机实际反馈转速发送给主机速度积分位置模块；
（5）主机速度积分位置模块根据接收到的主机实际反馈转速，通过积分器进行积分运算得出主机的矢量位置，并将矢量位置发送给位置相位差比较模块；
（6）位置相位差比较模块将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差，并将该位置差发送给位置速度转换模块；
（7）位置速度转换模块通过微分器的微分运算，将位置差转换为从机的加减速信号，并将该加减速信号发送给马达控制模块；
（8）马达控制模块根据接收到的加减速信号驱动从机速度的相应变化，实现主机与从机的同步。
2.如权利要求1所述的主从机同步控制方法，其特征在于：所述从机增量式编码器为增量式1000线编码器。
3.如权利要求1所述的主从机同步控制方法，其特征在于：所述主机增量式编码器为增量式2000线编码器。
4.如权利要求1所述的主从机同步控制方法，其特征在于：所述步骤（8）中，马达控制模块在驱动从机速度变化之前，先将加减速信号经过速度环、位置环的计算。
5.一种实现权利要求1所述主从机同步控制方法的同步控制***，其特征在于：包括依次连接的主机零点信号处理模块、主机速度变比转换模块、主机速度积分位置模块；依次连接的从机零点信号处理模块、从机速度积分位置模块；依次连接的位置相位差比较模块、位置速度转换模块以及马达控制模块；所述主机速度积分位置模块、从机速度积分位置模块分别与所述位置相位差比较模块连接；
所述主机零点信号处理模块与主机增量式编码器连接，用于获取主机的速度信号；
所述主机速度变比转换模块用于将主机速度信号转换为主机的实际反馈转速；
所述主机速度积分位置模块用于将主机实际反馈转速转换为主机的矢量位置；
所述从机零点信号处理模块与从机增量式编码器连接，用于获取从机的速度信号；
所述从机速度积分位置模块用于将从机速度信号转换为从机的矢量位置；
所述位置相位差比较模块用于将接收到的从机矢量位置和主机矢量位置进行差值运算，得出主机和从机之间的位置差；
所述位置速度转换模块用于将位置差转换为从机的加减速信号；
所述马达控制模块与从机驱动装置连接，用于根据接收到的加减速信号驱动从机驱动装置，从而实现从机速度及位置的变化，实现主机与从机的同步。
6.如权利要求5所述的同步控制***，其特征在于：所述从机增量式编码器为增量式1000线编码器。
7.如权利要求5所述的同步控制***，其特征在于：所述主机增量式编码器为增量式2000线编码器。
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