[發明專利]弧面分度凸輪機構機電裝置及控制方法

無效

• 申請號: 02110273.2
• 申請日: 2002-04-19
• 公開（公告）號: CN1374467A
• 公開（公告）日: 2002-10-16
• 發明（設計）人: 周以齊;王新文;孫家林;唐偉
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F16H37/12
• 分類號: F16H37/12;F16H59/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司
• 代理人: 張希華

1.技術領域

本發明屬于機電一體化領域，特別涉及一種用于弧面分度凸輪機構的機電裝置及控制方法。

2.背景技術

弧面分度凸輪機構是一種間歇運動機構，由于它的加減速運動規律、制造和裝配誤差以及電機機械特性等因素，形成大幅度周期變化的負載，嚴重影響了執行機構的定位精度，運行過程中還存在著嚴重的沖擊與振動。如何提高整個機構的傳動精度成為目前空間弧面分度凸輪機構研究領域的研究重點和難點，目前對弧面分度凸輪機構的研究主要集中在通過改變弧面分度凸輪的輪廓曲線、滾子形狀和凸輪機構的機械傳動部分來達到優化傳動精度的目的，但效果很不理想。

3.發明內容

本技術發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種解決弧面分度凸輪機構傳動中定位精度低、存在沖擊和振動現象的弧面分度凸輪機構機裝置及控制方法。

本發明是通過以下方式實現的：

弧面分度凸輪機構機電裝置：包括電動機、弧面分度凸輪箱、聯軸器和底座；其特征是：它還包括位置編碼器，控制器，電動機為伺服電動機；位置編碼器安裝在電動機尾部，通過連接線與控制器相連，電動機通過聯軸器連接弧面分度凸輪箱，電動機和弧面分度凸輪箱固定在底座上。

上述弧面分度凸輪機構機電裝置的控制方法，其特征如下：

1、控制器分別從位置編碼器和電流傳感器實時獲得電動機的轉角和三相電流信息，計算出電動機的勵磁電流分量和轉矩電流分量，并推算出電動機轉速，通過磁通觀測得到電動機的磁通；

2、控制器結合弧面分度凸輪機構的周期特點，對反饋回來的電動機的信息，采用滑模擾動觀測技術，進行轉矩擾動估計和學習，求出補償控制量；

3、磁鏈和轉速給定值經改進的PID調節器調節后，與補償控制量一起輸入控制器中的非線性解藕控制器，完成轉矩擾動動態補償實時控制，輸出經2/3變換后驅動電動機。

本發明將弧面分度凸輪機構與伺服電機作為一個機電系統，通過建立統一的數學模型，根據弧面分度凸輪機構的運動特性，采用機電耦合控制的方法，對負載轉矩擾動進行主動補償控制，改進凸輪機構的傳動精度和動態響應特性，達到改進弧面分度凸輪機構性能的目的。

4.附圖說明

圖1為本發明的結構示意圖。圖中1為位置編碼器，2為電動機，3為連軸器，4為弧面分度凸輪箱，5為底座，6為控制器。

5.具體實施方式

下面結合附圖，對本發明做詳細說明：

弧面分度凸輪機構機電裝置：電動機2通過聯軸器3連接弧面分度凸輪箱4，電動機2和弧面分度凸輪箱4固定在底座5上，位置編碼器[1]安裝在電動機的尾部。控制器6與電動機和編碼器相連。

控制器6由微處理器TMS320F240、程序存儲器、接口電路、霍爾電流傳感器、功率驅動及IPM功率模塊和控制軟件組成，控制器可以通過離線編程或固化程序輸入或修改控制方案。

控制器6分別從位置編碼器和電流傳感器實時獲得電動機2的轉角和三相電流信息，采用滑模擾動觀測技術，求出補償控制量。磁鏈和轉速給定值經改進的PID調節器調節后，與補償控制量一起輸入非線性解藕控制器，完成轉矩擾動動態補償實時控制，輸出經2/3變換后驅動電動機。