一种交叉耦合龙门控制系统及控制方法
阅读说明:本技术 一种交叉耦合龙门控制系统及控制方法 (Cross-coupled gantry control system and control method ) 是由 谢秉霖 于 2020-12-31 设计创作,主要内容包括:本发明涉及电子技术领域,具体公开了一种交叉耦合龙门控制系统,包括双轴伺服驱动器和两台电机,双轴伺服驱动器能够直接驱动两台电机,执行交叉耦合龙门控制时,两台电机的数据在双轴伺服驱动器处理器内部进行高速数据交换,避免传统方案中两台双轴伺服驱动器的外部接线复杂、实时性能差、到位时间长的问题,从而提高的龙门控制的稳定性、降低接线复杂度、实现了龙门的高性能控制。(The invention relates to the technical field of electronics, and particularly discloses a cross-coupled gantry control system which comprises a double-shaft servo driver and two motors, wherein the double-shaft servo driver can directly drive the two motors, and when cross-coupled gantry control is executed, data of the two motors are subjected to high-speed data exchange in a double-shaft servo driver processor, so that the problems of complex external wiring, poor real-time performance and long in-place time of the two double-shaft servo drivers in the traditional scheme are solved, the stability of gantry control is improved, the wiring complexity is reduced, and the high-performance control of a gantry is realized.)
技术领域
本发明涉及电子技术领域,具体涉及一种交叉耦合龙门控制系统。
背景技术
龙门控制系统在电子加工、半导体制造、数控机床、生物医学扫描等领域应用广泛,具有动态性能好、定位精度高、到位速度快抖动小的优点,是高性能运动控制的最佳解决方案,但是现有的龙门控制系统接线复杂、成本高、定位精度和动态性能有限。
发明内容
本发明为解决现有技术龙门控制系统接线繁琐,成本高、定位精度差、到位时间长的问题,提出一种交叉耦合龙门控制系统。
本发明采用的技术方案:
一种交叉耦合龙门控制系统,包括:
两台电机,所述两台电机分别放置在所述龙门的两侧,驱动龙门负载,两台电机分别连接双轴伺服驱动器;
两个编码器,两个编码器的输入端分别连接所述龙门,两个所述编码器的输出端连接双轴伺服驱动器。
进一步地,所述双轴伺服驱动器接收两个编码器的信号,并计算出龙门两侧的速度和位置。
进一步地,所述双轴伺服驱动器根据所述龙门两侧的速度和位置驱动两台所述电机运转。
本发明为解决现有技术龙门控制系统接线繁琐,成本高、定位精度差、到位时间长的问题,提出一种交叉耦合龙门控制方法。
一种交叉耦合龙门控制方法,包括:
获取龙门两侧的实际速度和位置;
对实际速度和位置进行坐标变换,产生两个虚轴,两个所述虚轴包括纵轴和偏角轴,纵轴位置表示了龙门梁的位置,偏角轴位置表示了龙门梁的歪斜程度;
对纵轴和偏角轴的速度和位置进行PI控制,使纵轴的速度和位置与参考速度和位置一致,使偏角轴的速度和位置为零;
计算纵轴和偏角轴的参考电流;
对纵轴和偏角轴的参考电流进行坐标反变换,产生两个实轴的参考电流;
根据两个实轴的参考电流,分别对两台电机进行电流PI控制及FOC(磁场定向控制)算法,控制龙门两侧的两台电机。
进一步地,两个所述虚轴配置为纵轴和偏角轴,纵轴的速度和位置是两个实轴速度和位置的平均值,偏角轴的速度和位置是两个实轴速度和位置的差值。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
本发明提供一种交叉耦合龙门控制系统包括双轴伺服驱动器,双轴伺服驱动器能够直接驱动两台电机,执行交叉耦合龙门控制时,两台电机的数据在双轴伺服驱动器处理器内部进行高速数据交换,避免传统方案中两台双轴伺服驱动器的外部接线复杂、实时性能差、到位时间长的问题,从而提高的龙门控制的稳定性、降低接线复杂度、实现了龙门的高性能控制。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例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一些实施例,对于本领域的普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他附图。
图1为本发明实施例提供的交叉耦合龙门控制系统的原理框图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例,然而应当理解,可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反,提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开,并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
一种交叉耦合龙门控制系统,如图1所示,包括:
两台电机,所述两台电机分别放置在所述龙门的两侧,驱动龙门负载,两台电机分别连接双轴伺服驱动器;
两个编码器,两个编码器的输入端分别连接所述龙门,两个所述编码器的输出端连接双轴伺服驱动器。
进一步地,所述双轴伺服驱动器接收两个编码器的信号,并计算出龙门两侧的速度和位置。
进一步地,所述双轴伺服驱动器根据所述龙门两侧的速度和位置驱动两台所述电机运转。
一种交叉耦合龙门控制方法,用于上述的交叉耦合龙门控制系统,包括:
获取龙门两侧的实际速度和位置;
对实际速度和位置进行坐标变换,产生两个虚轴,两个所述虚轴包括纵轴和偏角轴,纵轴位置表示了龙门梁的位置,偏角轴位置表示了龙门梁的歪斜程度;
对纵轴和偏角轴的速度和位置进行PI控制,使纵轴的速度和位置与参考速度和位置一致,使偏角轴的速度和位置为零;
计算纵轴和偏角轴的参考电流;
对纵轴和偏角轴的参考电流进行坐标反变换,产生两个实轴的参考电流;
根据两个实轴的参考电流,分别对两台电机进行电流PI控制及FOC(磁场定向控制)算法,控制龙门两侧的两台电机。
进一步地,两个所述虚轴配置为纵轴和偏角轴,纵轴的速度和位置是两个实轴速度和位置的平均值,偏角轴的速度和位置是两个实轴速度和位置的差值,即为如下计算公式:
纵轴位置=(龙门轴1位置+龙门轴2位置)/2
偏角轴位置=龙门轴1位置-龙门轴2位置。
综上所述,本发明提供一种交叉耦合龙门控制系统包括双轴伺服驱动器,双轴伺服驱动器能够直接驱动两台电机,执行交叉耦合龙门控制时,双轴伺服驱动器两根轴之间在处理器内部进行高速数据交换,避免传统方案中两台双轴伺服驱动器的外部接线,从而提高的龙门控制的稳定性、降低接线复杂度、实现了龙门的高性能控制。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为,表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分,并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现,其中可以不按所示出或讨论的顺序,包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序,来执行功能,这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
本技术领域的普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成,的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中,该程序在执行时,包括方法实施例的步骤之一或其组合。
在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。