CN113595449A - 一种设备的驱动控制方法及*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种设备的驱动控制方法及***，在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值，实现两侧主电机的初步同步控制，将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，实现从电机与主电机的初步同步控制，基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制，实现了设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步。

Description

一种设备的驱动控制方法及***

技术领域

本发明涉及电力电子***和交流传动技术领域，更具体的说，涉及一种设备的驱动控制方法及***。

背景技术

对能够运输数十吨及以上重量的、且本身自重较大的运输设备，一般采用多驱动轴驱动方式，因此这种设备也称之为多轴驱动设备。目前，对多驱动轴的控制方法主要包括两种，第一种是采用单轴速度控制，其他轴转矩控制方式，即控制多个驱动轴中的一个驱动轴以转速闭环模式转动，再配置除此驱动轴以外的其他驱动轴以转矩模式输出；第二种是所有驱动轴均采用转速控制方式。

然而，上述两种多驱动轴控制方式均存在问题：对于同侧驱动电机分配的力矩独立于给定参考值，当多个控制点分别调节多轴驱动设备整体一侧的输出力，即多控制点控制一个控制量时，会造成每个控制点的控制发散，使得多轴驱动时同侧力矩分配不平衡。

因此，如何提供一种设备的驱动控制方法，实现多轴驱动设备的多驱动轴驱动力同步，成为了本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明公开一种设备的驱动控制方法及***，以实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。

一种设备的驱动控制方法，包括：

确定虚拟轴的位置参考值；

将所述虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值；

获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值；

将所述左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将所述右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值；

基于所述左侧主电机轴的位置环参考值、所述左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于所述右侧主电机轴的位置环参考值、所述右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制；

其中，所述虚拟轴是运动控制器中预先设置的；将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为所述左侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中左侧除所述左侧主电机轴外的其他电机轴作为所述左侧从电机轴；将所述多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为所述右侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中右侧除所述右侧主电机轴外的其他电机轴作为所述右侧从电机轴。

可选的，所述获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值，包括：

获取所述左侧主电机轴的实际转角角度和所述右侧主电机轴的实际转角角度；

基于所述左侧主电机轴的实际转角角度得到所述左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于所述右侧主电机轴的实际转角角度得到所述右侧主电机轴的速度环反馈值。

可选的，还包括：

获取所述多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

按照运动控制器内最小伺服周期，基于所述左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于所述右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

可选的，还包括：

将所述左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为所述左侧从电机轴的力矩限幅；

将所述右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为所述右侧从电机轴的力矩限幅。

可选的，还包括：

根据所述左侧主电机轴的电流环参考值和所述右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差；

判断所述电流偏差是否大于偏差阈值；

如果是，则根据所述电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制所述目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现所述多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制；其中，所述目标侧主电机轴为所述左侧主电机轴和/或所述右侧主电机轴。

一种设备的驱动控制***，包括：

第一参考值确定单元，用于确定虚拟轴的位置参考值；

第二参考值确定单元，用于将所述虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值；

反馈值获取单元，用于获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值；

第三参考值确定单元，用于将所述左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将所述右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值；

控制单元，用于基于所述左侧主电机轴的位置环参考值、所述左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于所述右侧主电机轴的位置环参考值、所述右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制；

其中，所述虚拟轴是运动控制器中预先设置的；将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为所述左侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中左侧除所述左侧主电机轴外的其他电机轴作为所述左侧从电机轴；将所述多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为所述右侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中右侧除所述右侧主电机轴外的其他电机轴作为所述右侧从电机轴。

可选的，所述反馈值获取单元具体用于：

获取所述左侧主电机轴的实际转角角度和所述右侧主电机轴的实际转角角度；

基于所述左侧主电机轴的实际转角角度得到所述左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于所述右侧主电机轴的实际转角角度得到所述右侧主电机轴的速度环反馈值。

可选的，还包括：

位置获取单元，用于获取所述多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

反馈信息刷新单元，用于按照运动控制器内最小伺服周期，基于所述左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于所述右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

可选的，还包括：

第一力矩限幅确定单元，用于将所述左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为所述左侧从电机轴的力矩限幅；

第二力矩限幅确定单元，用于将所述右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为所述右侧从电机轴的力矩限幅。

可选的，还包括：

偏差计算单元，用于根据所述左侧主电机轴的电流环参考值和所述右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差；

判断单元，用于判断所述电流偏差是否大于偏差阈值；

调整单元，用于在所述判断单元判断为是的情况下，根据所述电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制所述目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现所述多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制；其中，所述目标侧主电机轴为所述左侧主电机轴和/或所述右侧主电机轴。

从上述的技术方案可知，本发明公开了一种设备的驱动控制方法及***，在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，确定虚拟轴的位置参考值，将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值，实现两侧主电机的初步同步控制，获取左侧主电机轴的速度环反馈值和右侧主电机轴的速度环反馈值，将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，实现从电机与主电机的初步同步控制，基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制。本发明通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据公开的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例公开的一种设备的驱动控制方法流程图；

图2为本发明实施例公开的一种设备的驱动控制方法示意图；

图3为本发明实施例公开的一种虚拟轴控制关系示意图；

图4为本发明实施例公开的另一种设备的驱动控制方法流程图；

图5为本发明实施例公开的一种设备的左侧和右侧协同控制算法示意图；

图6为本发明实施例公开的一种设备的驱动控制***的结构示意图；

图7为本发明实施例公开的另一种设备的驱动控制***的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种设备的驱动控制方法及***，以通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。

参见图1，本发明实施例公开的一种设备的驱动控制方法流程图，该方法应用于运动控制器，该方法包括：

步骤S101、确定虚拟轴的位置参考值。

需要说明的是，本发明所要保护的驱动控制方法主要适用于重型转运设备，本发明提及到的设备也即重型转运设备。在重型转运设备中，通常会向多个电机驱动器同时发送多个参考指令，以控制多个实体电机轴协同工作。由于各个电机驱动器的参考指令是相互独立且无关联的，因此整个驱动控制方法较为复杂。为解决这一问题，本发明在运动控制器内预先设置了一个虚拟轴，在确定虚拟轴的位置参考值后，将实体电机的驱动轴按照一定规则(同侧力矩同步和两侧力矩同步)跟随虚拟轴同步动作，以达到多轴协同控制。

步骤S102、将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值。

本发明中，通过将左侧主电机和右侧主电机采用相同的位置参考值，实现两侧主电机的初步同步控制。

步骤S103、获取左侧主电机轴的速度环反馈值和右侧主电机轴的速度环反馈值。

步骤S104、将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值。

需要说明的是，本实施例中利用主电机的速度环反馈值-即实际速度值，乘以一个1.XX的系数，实现从电机与主电机的初步同步控制。

具体的，将左侧主电机轴控制的实际速度值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的同步控制，以及将右侧主电机轴控制的实际速度值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机同步控制。

需要说明的是，本实施例中的速度系数大于1，即为1.XX，具体取值依据实际需要而定，可以为经验值或标定值，本发明在此不做限定。一般地，速度系数不应太大，为1.0X，如为1.03，1.05，1.08，1.09等。

参见图2所示的设备的驱动控制方法示意图，以左侧控制为例，当选取左侧电机轴A1为左侧主电机轴后，将左侧电机轴A1的实际速度值与速度系数的乘积作为左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4的参考速度，因参考速度为实际速度值的1.XX倍，因此，左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4对应的参考速度略高于左侧主电机轴的实际速度值，因此左侧所有电机保证输出的旋转方向为同向，从而可以保证左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4与左侧电机轴A1向同一个方向运动。即左侧非主轴三台电机的参考速度略高于左侧主轴电机的实际速度值，这样速度环输入的差值会略高于左侧主轴，输出力矩也会略高于左侧主轴，理论上左侧非主轴电机输出力矩值与左侧主轴输出的力矩值一致，从而确保左侧电机轴A1、左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4四个轴的力矩平衡。

右侧控制原理与左侧控制原理相同，此处不再赘述。

需要特别说明的是，本发明中将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为左侧主电机轴，将多轴驱动设备中左侧除所述左侧主电机轴外的其他电机轴作为左侧从电机轴；将多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为右侧主电机轴，将多轴驱动设备中右侧除右侧主电机轴外的其他电机轴作为右侧从电机轴。每个电机轴对应一个电机。

其中，各个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，实现整车所有驱动电机位置同步。

具体的，参见图3所示的虚拟轴控制关系示意图，以设备为八轴驱动为例，分为左前、左后、右前和右后共四个位置，每个位置两台电机，具体为：左前主电机、左前备电机、右前主电机、右前备电机、左后主电机、左后备电机、右后主电机和右后备电机，左前主电机通过电机驱动器1与运动控制器连接，右前主电机通过电机驱动器2与运动控制器连接，左后主电机通过电机驱动器3与运动控制器连接，右后主电机通过电机驱动器4与运动控制器连接，左前备电机通过电机驱动器5与运动控制器连接，右前备电机通过电机驱动器6与运动控制器连接，左后备电机通过电机驱动器7与运动控制器连接，右后备电机通过电机驱动器8与运动控制器连接。

本实施例中，在运动控制器内预先设置了一个虚拟轴，并从设备位于左侧的四个电机轴中，选取左侧电机轴A1为左侧主电机轴，左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4为左侧从电机轴，从设备位于右侧的四个电机轴中，选取右侧电机轴B1为右侧主电机轴，右侧电机轴B2、右侧电机轴B3和右侧电机轴B4为右侧从电机轴。左侧电机轴A2、左侧电机轴A3和左侧电机轴A4跟随左侧电机轴A1同步动作，实现左侧力矩平衡，右侧电机轴B2、右侧电机轴B3和右侧电机轴B4跟随右侧电机轴B1同步动作，实现右侧力矩平衡。左侧电机轴A1以及右侧电机轴B1跟随虚拟轴同步动作，以实现整车所有驱动电机位置同步。

步骤S105、基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制。

综上可知，本发明公开了一种设备的驱动控制方法，在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，确定虚拟轴的位置参考值，将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值，实现两侧主电机的初步同步控制，获取左侧主电机轴的速度环反馈值和右侧主电机轴的速度环反馈值，将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，实现从电机与主电机的初步同步控制，基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制。本发明通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。

为进一步优化上述实施例，步骤S103具体可以包括：

获取左侧主电机轴的实际转角角度和右侧主电机轴的实际转角角度；基于左侧主电机轴的实际转角角度得到左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于右侧主电机轴的实际转角角度得到右侧主电机轴的速度环反馈值。

本实施例中，由运动控制器代替速度运算器计算速度环反馈值，可以提升计算效率。

为解决重型转运设备长距离运输时导致的位置累积误差问题。在图1所示实施例的基础上，还可以包括：

获取多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

按照运动控制器内最小伺服周期，基于左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

其中，位置反馈信息可以为实际转角角度，也可以将实际转角角度换算成距离，表征位置环反馈值，位于位置反馈寄存器中。

具体的，通过设置在设备上的二维码位置传感器获取设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置，同时通过所有电机轴端安装的电机编码器获取左侧主电机轴控制的实际转角角度和右侧主电机轴控制的实际转角角度。

其中，将二维码位置传感器贴在行进方向的轨道侧，可以解决低速、长距离运输的问题，实现长距离的精确位置采集。

需要说明的是，在设备运行过程中，采集二维码信息时刻与电机编码器采集信息时刻同步。由于二维码位置传感器采集的是设备在整个运行过程中的全程位置，二维码位置传感器的安装方式决定了其绝对位置的准确性，因此，二维码位置传感器将检测的二维码信息发送至运动控制器，运动控制器将二维码信息发送至电机驱动器，每隔一定位置，由电机驱动器校准当前电机驱动轴位置，以保证采集电机实际转角角度的准确性。

本实施例中，在设备上设置了二维码位置传感器，该二维码位置传感器由二维码码带和二维码读取头组成，二维码码带与设备的运行轨道平行布置，且二维码码带上布满了不同的二维码，二维码读取头通过读取设置所在位置对应的二维码值获取设备在运行轨道上的实时位置。

本发明中，在设备的各个电机轴上安装了电机编码器，通过电机编码器可以实时采集电机的实际转角角度，并将采集的实际转角角度反馈至运动控制器的寄存器。

在实际应用中，电机编码器可以为单圈增量式编码器。本实施例中，由于二维码传感器识别的左侧当前位置和右侧当前位置是准确的，因此，通过每隔运动控制器内最小伺服周期，基于左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息，可以保证左右两侧全部电机的位置反馈信息在重型转运设备长距离运输后的准确性。

为避免颠簸等工况下导致同侧某个电机短时的超载荷工作，在图1所示实施例的基础上，还可以包括：

将左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为左侧从电机轴的力矩限幅；

将右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为右侧从电机轴的力矩限幅。

其中，左侧主电机轴的力矩值和右侧主电机轴的力矩值均根据驱动电流确定。

本实施例中的第一预设比例系数和第二预设比例系数可以相同或是不同，具体依据实际需要而定，可以为经验值或标定值，本发明在此不做限定。

本实施例中，实现了根据左侧主电机轴的力矩值限制左侧从电机轴的力矩范围，同时根据右侧主电机轴的力矩值限制右侧从电机轴的力矩范围。如此，所有力矩都在可控范围内，避免出现颠簸路况时，出现某个电机力矩超载荷工作。

本发明的发明人经过研究后发现，设备在进行多轴驱动时，若多轴驱动时同侧力矩分配不平衡，会导致同侧某个电机短时的超载荷工作。同时也会造成多轴驱动时两侧力矩分配不平衡，从而导致输出力大的一侧协助牵引另外一侧，产生的分力与轨道侧壁摩擦，浪费其牵引功率，也易导致过流故障。为解决这一问题，本发明还可以实现设备左右两侧多电机驱动力同步。

为进一步优化上述实施例，参见图4，本发明实施例公开的另一种设备的驱动控制方法流程图，在图1所示实施例的基础上，还可以包括：

步骤S106、根据左侧主电机轴的电流环参考值和右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差。

步骤S107、判断电流偏差是否大于偏差阈值，如果是，则执行步骤S108；

其中，当电流偏差大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩出现不平衡，此时需要进行左右两侧力矩调整。

当电流偏差不大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩分配合理，此时不进行左右两侧力矩调整。

步骤S108、根据电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制。

其中，目标侧主电机轴为左侧主电机轴和/或右侧主电机轴。

在实际应用中，可将左侧主电机轴的电机速度环的输入电流和右侧主电机轴的电机速度环的输入电流，分别作为两个维度建立坐标系，记为第二坐标系。其中，第二坐标系为在原有电机矢量控制算法的基础上，引入一个速度修订系数。第二坐标系计算出每个电机对应引入的速度修订系数，分别与各个电机速度环前的参考值进行比较，修正速度环参考值。

其中，第二坐标系参见图5所示的设备的左侧和右侧协同控制算法示意图，图5中上下两个电机代表左右的两台主电机，Pos为电机驱动轴当前位置，v为电机驱动轴的实际速度值，i为在dq坐标系下的电机电流，速度环和位置换采用PID算法。图5中，第二坐标系上面的虚线框表示左侧主电机轴矢量控制算法，第二坐标系下面的虚线框标识右侧主电机轴矢量控制算法，同时采集两个电机dq轴电流进行比较，当电流偏差大于偏差阈值时，将调整后的速度环参考值作为控制目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现调偏，也即实现多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制。将综合计算出的最新的dq轴电流参考值作为本电机的控制量，从而达到左右两侧电机力矩平衡的目的，实现左侧两侧电机的协同工作。其中，电流偏差和速度环参考值的调整幅度之间的关系可根据实际需求确定，实际工况中，可以单侧调整，也可两侧均进行调整，能实现左右调偏即可。

综上可知，本发明公开的设备的驱动控制方法，通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。当左侧主电机轴的电流环参考值和右侧主电机轴的电流环参考值的电流偏差大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩出现不平衡，此时，根据电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制。

与上述方法实施例相对应，本发明还公开了一种设备的驱动控制***。

参见图6，本发明实施例公开的一种设备的驱动控制***的结构示意图，该***应用于运动控制器，该***包括：

第一参考值确定单元201，用于确定虚拟轴的位置参考值；

需要说明的是，本发明所要保护的驱动控制方法主要适用于重型转运设备，本发明提及到的设备也即重型转运设备。在重型转运设备中，通常会向多个电机驱动器同时发送多个参考指令，以控制多个实体电机轴协同工作。由于各个电机驱动器的参考指令是相互独立且无关联的，因此整个驱动控制方法较为复杂。为解决这一问题，本发明在运动控制器内预先设置了一个虚拟轴，在确定虚拟轴的位置参考值后，将实体电机的驱动轴按照一定规则(同侧力矩同步和两侧力矩同步)跟随虚拟轴同步动作，以达到多轴协同控制。

第二参考值确定单元202，用于将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值；

本发明中，通过将左侧主电机和右侧主电机采用相同的位置参考值，实现两侧主电机的初步同步控制。

反馈值获取单元203，用于获取左侧主电机轴的速度环反馈值和右侧主电机轴的速度环反馈值；

第三参考值确定单元204，用于将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值；

需要说明的是，本实施例中利用主电机的速度环反馈值-即实际速度值，乘以一个1.XX的系数，实现从电机与主电机的初步同步控制。

具体的，将左侧主电机轴控制的实际速度值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的同步控制，以及将右侧主电机轴控制的实际速度值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机同步控制。

控制单元205，用于基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制；

其中，虚拟轴是运动控制器中预先设置的；将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为左侧主电机轴，将多轴驱动设备中左侧除左侧主电机轴外的其他电机轴作为左侧从电机轴；将多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为右侧主电机轴，将多轴驱动设备中右侧除右侧主电机轴外的其他电机轴作为右侧从电机轴。

综上可知，本发明公开了一种设备的驱动控制***，在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，确定虚拟轴的位置参考值，将虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值，实现两侧主电机的初步同步控制，获取左侧主电机轴的速度环反馈值和右侧主电机轴的速度环反馈值，将左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值，实现从电机与主电机的初步同步控制，基于左侧主电机轴的位置环参考值、左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于右侧主电机轴的位置环参考值、右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制。本发明通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。

为进一步优化上述实施例，反馈值获取单元203具体可以用于：

获取左侧主电机轴的实际转角角度和右侧主电机轴的实际转角角度；

基于左侧主电机轴的实际转角角度得到左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于右侧主电机轴的实际转角角度得到右侧主电机轴的速度环反馈值。

本实施例中，由运动控制器代替速度运算器计算速度环反馈值，可以提升计算效率。

为解决重型转运设备长距离运输时导致的位置累积误差问题，驱动控制***还可以包括：

位置获取单元，用于获取多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

反馈信息刷新单元，用于按照运动控制器内最小伺服周期，基于左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

其中，位置反馈信息可以为实际转角角度，也可以将实际转角角度换算成距离，表征位置环反馈值，位于位置反馈寄存器中。

具体的，通过设置在设备上的二维码位置传感器获取设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置，同时通过所有电机轴端安装的电机编码器获取左侧主电机轴控制的实际转角角度和右侧主电机轴控制的实际转角角度。

其中，将二维码位置传感器贴在行进方向的轨道侧，可以解决低速、长距离运输的问题，实现长距离的精确位置采集。

为避免颠簸等工况下导致同侧某个电机短时的超载荷工作，驱动控制***还可以包括：

第一力矩限幅确定单元，用于将左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为左侧从电机轴的力矩限幅；

第二力矩限幅确定单元，用于将右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为右侧从电机轴的力矩限幅。

其中，左侧主电机轴的力矩值和右侧主电机轴的力矩值均根据驱动电流确定。

本实施例中的第一预设比例系数和第二预设比例系数可以相同或是不同，具体依据实际需要而定，可以为经验值或标定值，本发明在此不做限定。

本实施例中，实现了根据左侧主电机轴的力矩值限制左侧从电机轴的力矩范围，同时根据右侧主电机轴的力矩值限制右侧从电机轴的力矩范围。如此，所有力矩都在可控范围内，避免出现颠簸路况时，出现某个电机力矩超载荷工作。

本发明的发明人经过研究后发现，设备在进行多轴驱动时，若多轴驱动时同侧力矩分配不平衡，会导致同侧某个电机短时的超载荷工作。同时也会造成多轴驱动时两侧力矩分配不平衡，从而导致输出力大的一侧协助牵引另外一侧，产生的分力与轨道侧壁摩擦，浪费其牵引功率，也易导致过流故障。为解决这一问题，本发明还可以实现设备左右两侧多电机驱动力同步。

为进一步优化上述实施例，参见图7，本发明实施例公开的另一种设备的驱动控制***的结构示意图，在图6所示实施例的基础上，还可以包括：

偏差计算单元206，用于根据左侧主电机轴的电流环参考值和右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差；

判断单元207，用于判断电流偏差是否大于偏差阈值；

其中，当电流偏差大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩出现不平衡，此时需要进行左右两侧力矩调整。

当电流偏差不大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩分配合理，此时不进行左右两侧力矩调整。

调整单元208，用于在判断单元207判断为是的情况下，根据电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制；其中，目标侧主电机轴为左侧主电机轴和/或右侧主电机轴。

在实际应用中，可将左侧主电机轴的电机速度环的输入电流和右侧主电机轴的电机速度环的输入电流，分别作为两个维度建立坐标系，记为第二坐标系。其中，第二坐标系为在原有电机矢量控制算法的基础上，引入一个速度修订系数。第二坐标系计算出每个电机对应引入的速度修订系数，分别与各个电机速度环前的参考值进行比较，修正速度环参考值。

综上可知，本发明公开的设备的驱动控制***，通过在运动控制器内预先设置一个虚拟轴，将左侧主电机轴和右侧主电机轴均与虚拟轴同步动作，同时每个左侧从电机轴跟随左侧主电机轴同步动作，每个右侧从电机轴跟随右侧主电机轴同步动作，使得各个实体电机轴均与虚拟轴同步动作，从而实现设备的同侧力矩同步和两侧力矩同步，达到设备多轴协同控制的目的。当左侧主电机轴的电流环参考值和右侧主电机轴的电流环参考值的电流偏差大于偏差阈值时，表明左右两侧力矩出现不平衡，此时，根据电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制。

需要说明的是，***实施例中各组成部分的具体工作原理请参见方法实施例对应部分，此处不再赘述。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种设备的驱动控制方法，其特征在于，包括：

确定虚拟轴的位置参考值；

将所述虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值；

获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值；

将所述左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将所述右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值；

基于所述左侧主电机轴的位置环参考值、所述左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于所述右侧主电机轴的位置环参考值、所述右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制；

其中，所述虚拟轴是运动控制器中预先设置的；将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为所述左侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中左侧除所述左侧主电机轴外的其他电机轴作为所述左侧从电机轴；将所述多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为所述右侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中右侧除所述右侧主电机轴外的其他电机轴作为所述右侧从电机轴。

2.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，所述获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值，包括：

获取所述左侧主电机轴的实际转角角度和所述右侧主电机轴的实际转角角度；

基于所述左侧主电机轴的实际转角角度得到所述左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于所述右侧主电机轴的实际转角角度得到所述右侧主电机轴的速度环反馈值。

3.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，还包括：

获取所述多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

按照运动控制器内最小伺服周期，基于所述左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于所述右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

4.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，还包括：

将所述左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为所述左侧从电机轴的力矩限幅；

将所述右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为所述右侧从电机轴的力矩限幅。

5.根据权利要求1所述的驱动控制方法，其特征在于，还包括：

根据所述左侧主电机轴的电流环参考值和所述右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差；

判断所述电流偏差是否大于偏差阈值；

如果是，则根据所述电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制所述目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现所述多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制；其中，所述目标侧主电机轴为所述左侧主电机轴和/或所述右侧主电机轴。

6.一种设备的驱动控制***，其特征在于，包括：

第一参考值确定单元，用于确定虚拟轴的位置参考值；

第二参考值确定单元，用于将所述虚拟轴的位置参考值作为左侧主电机轴和右侧主电机轴的位置环参考值；

反馈值获取单元，用于获取所述左侧主电机轴的速度环反馈值和所述右侧主电机轴的速度环反馈值；

第三参考值确定单元，用于将所述左侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为左侧从电机轴的速度环参考值，以及将所述右侧主电机轴的速度环反馈值与速度系数的乘积作为右侧从电机轴的速度环参考值；

控制单元，用于基于所述左侧主电机轴的位置环参考值、所述左侧从电机轴的速度环参考值，执行左侧电机的控制；基于所述右侧主电机轴的位置环参考值、所述右侧从电机轴的速度环参考值，执行右侧电机的控制；

其中，所述虚拟轴是运动控制器中预先设置的；将多轴驱动设备中左侧的一个电机轴作为所述左侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中左侧除所述左侧主电机轴外的其他电机轴作为所述左侧从电机轴；将所述多轴驱动设备中右侧的一个电机轴作为所述右侧主电机轴，将所述多轴驱动设备中右侧除所述右侧主电机轴外的其他电机轴作为所述右侧从电机轴。

7.根据权利要求6所述的驱动控制***，其特征在于，所述反馈值获取单元具体用于：

获取所述左侧主电机轴的实际转角角度和所述右侧主电机轴的实际转角角度；

基于所述左侧主电机轴的实际转角角度得到所述左侧主电机轴的速度环反馈值，以及基于所述右侧主电机轴的实际转角角度得到所述右侧主电机轴的速度环反馈值。

8.根据权利要求6所述的驱动控制***，其特征在于，还包括：

位置获取单元，用于获取所述多轴驱动设备在运行轨道上的左侧当前位置和右侧当前位置；

反馈信息刷新单元，用于按照运动控制器内最小伺服周期，基于所述左侧当前位置刷新左侧全部电机的位置反馈信息，以及基于所述右侧当前位置，刷新右侧全部电机的位置反馈信息。

9.根据权利要求6所述的驱动控制***，其特征在于，还包括：

第一力矩限幅确定单元，用于将所述左侧主电机轴的力矩值与第一预设比例系数的乘积作为所述左侧从电机轴的力矩限幅；

第二力矩限幅确定单元，用于将所述右侧主电机轴的力矩值与第二预设比例系数的乘积作为所述右侧从电机轴的力矩限幅。

10.根据权利要求6所述的驱动控制***，其特征在于，还包括：

偏差计算单元，用于根据所述左侧主电机轴的电流环参考值和所述右侧主电机轴的电流环参考值计算电流偏差；

判断单元，用于判断所述电流偏差是否大于偏差阈值；

调整单元，用于在所述判断单元判断为是的情况下，根据所述电流偏差调整目标侧主电机轴的速度环参考值，将调整后的速度环参考值作为控制所述目标侧主电机轴运动的电机矢量控制算法中的速度环参考值，实现所述多轴驱动设备的左右两侧电机的同步控制；其中，所述目标侧主电机轴为所述左侧主电机轴和/或所述右侧主电机轴。

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