[發明專利]一種基于CAN總線的多電機控制方法

有效

• 申請號: 201310205768.8
• 申請日: 2013-05-28
• 公開（公告）號: CN103326637A
• 公開（公告）日: 2013-09-25
• 發明（設計）人: 董輝;吳祥;羅立鋒;俞立;仲曉帆;高陽
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: H02P5/46
• 分類號: H02P5/46;G05B19/418
• 代理公司: 杭州斯可睿專利事務所有限公司 33241
• 代理人: 王利強

技術領域

本發明涉及一種電機控制方法，尤其是一種多電機控制方法。

背景技術

目前，在工業生產和絕大部分的控制領域，電機作為動作執行元件必不可少，且在控制精度要求較高的場合，執行元件多為伺服電機。伺服電機具有機電時間常數小、線性度高、快速反應等特征，可以使位置精度、速度控制非常準確。隨著科技的發展和控制對象的復雜化，一般的控制對象都有多個執行機構，要求多個電機共同工作。單電機控制精度的準確性和多電機控制的協調性直接影響了控制系統的穩定和生產過程的質量。如何高效管理、方便應用、實時控制多電機伺服系統是控制領域需要解決的首要問題。

CAN總線是控制總線的范疇，是一種有效支持分布式控制和實時控制的串行通信網絡，具有實時性強、可靠性高、傳輸距離遠、抗干擾能力強、配置靈活、成本低廉等特點，被廣泛的使用于各種控制領域，且具有很廣闊的發展前景。通過CAN控制模塊，對電機進行控制的同時，監測電機的多項數據，可以構成對多個伺服電機進行精確控制的控制網絡。

發明內容

為了克服已有多電機控制技術的實時性較差、準確度較差的不足,本發明提供了一種實時性良好、準確度較好的基于CAN總線的多電機控制方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種基于CAN總線的多電機控制方法，包括以下步驟：

(1)設單片機時鐘周期為T，電機控制周期和反饋周期均為nT，電機期望速度為V_e，實際速度為V_f，每個控制周期對電機的反饋速度與實際速度進行比較，得到速度差ΔV，則ΔV=V_e-V_f；

令實際速度與期望速度差閾值大小為ΔV_t，當速度差大于閾值時，即ΔV>ΔV_t，增大控制周期為n₁T，n₁>n，但反饋周期仍為nT，以減小CPU對單個電機控制的消耗；同時設定速度閾值為V_t，當實際速度大于速度閾值時，即V_f>V_t，電機處于高速運行狀態，在滿足CPU計算時間要求下，盡量縮短電機控制周期和反饋周期為n₂T，n₂<n；

(2)對于多電機之間恒定轉速比的控制，每個控制周期nT內對各電機的速度反饋值進行比較，設兩電機期望速度都為V_e，第一電機的實際速度為V₁，第二電機的速度為V₂，速度差為ΔV₁₂，則ΔV₁₂=|V₁-V₂|，第一種情況，在兩電機都在進行速度調整階段，假設V₁<V₂，增加第一電機的加速度a₁，在CAN數據幀的第一字節報文中寫入相應加速度值，在加速度由于某些原因無法做出調整時，則對第二電機速度做出調整，在給出速度控制的周期內，插入若干個等待脈沖，即在CAN的數據幀第二字節給0x00，當速度反饋誤差達到允許范圍內時，給第一電機和第二電機相同加速度a，并對加速度進行微調，以確保轉速比；第二種情況，在速度相對穩定狀態下，減小反饋周期為n₃T，n₃<n，同時根據兩電機速度差ΔV₁₂的大小確定各自的加速度，當ΔV₁₂較大時，減小控制周期為n₄T，n₄<n，使對兩電機的速度處理頻率增大。

進一步，所述步驟(2)中，對于多電機位置協調控制，首先軌跡信息根據小線段插補之后劃分為小線段存儲在單片機中，然后將各線段映射到x、y方向上；設x方向為長軸方向，令σ<1，當Y/X＞σ，即y方向與長軸x方向位移分量差較小時，此時較容易控制，在控制周期nT內，分別將計算得到的x方向、y方向上相應脈沖頻率通過CAN總線報文信息下發給各伺服器；當Y/X<σ時，即y方向與長軸x方向位移分量差較大時，在長軸x方向控制周期nT內直接發送相應脈沖頻率，在y方向上，在控制周期之間插入預設的若干等待周期wT，使兩軸同時達到目標位置點；同理，進行下一個插補點的位置軌跡控制。

本發明的n、n₁、n₂、n₃、n₄、w均為自然數。