[實用新型]基于模糊RBF網絡積分滑模的雙直線電機輪廓補償裝置

有效

• 申請號: 201420081093.0
• 申請日: 2014-02-24
• 公開（公告）號: CN203896241U
• 公開（公告）日: 2014-10-22
• 發明（設計）人: 王麗梅;左瑩瑩;李兵;鄭浩
• 申請（專利權）人: 沈陽工業大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00
• 代理公司: 沈陽智龍專利事務所(普通合伙) 21115
• 代理人: 宋鐵軍;周智博

技術領域

本發明屬于自動化控制以及數控領域，特別涉及一種基于基于模糊RBF網絡積分滑模的雙直線電機輪廓補償裝置與控制方法。?

背景技術

隨著科技的不斷發展，在自動控制系統強有力的支撐下，伺服系統發展迅速，幾乎在各個領域都有所應用。這也使得在工業化進程加速的今天，對生產設備的精度要求也越隨之變高，可以說它在很大程度上其衡量著一個國家的綜合國力和科技水平。數控機床也因此成為當代機械制造業的加工母機。它能給國家的各個部門提供所需的裝備，是工業生產爭奪技術優勢的制高點，也是運用高新技術產業改造和提升傳統行業的關鍵部分，對實現企業高效率生產及強有的競爭具有重大意義，促使工業生產快速發展。作為先進制造技術的核心——數控技術，以雙直線電機直接驅動的平臺系統最具有代表性，其輪廓跟蹤控制能力對提高系統加工精度和性能具有十分重要的作用。?

直接驅動方式省去了一切中間的傳遞環節，雖然帶來了響應速度快，效率高等優點，但是也增加了電氣控制上的難度。為了提高雙直線電機進給控制系統的輪廓精度，很多方法側重于對直線電機單軸進行控制器的設計，通過減少跟隨誤差進而減少輪廓誤差，但是僅僅這樣是解決不了雙軸之間存在的動態不匹配以及任意軌跡跟蹤輪廓誤差模型復雜等問題。?

發明內容

針對現有控制技術中存在的不足，本發明提供了一種基于模糊RBF網絡積分滑模的雙直線電機輪廓補償裝置，將智能控制與現代控制方案相結合設計控制器并且由DSP實現控制,從而達到高精度的加工要求。?

一種基于模糊RBF網絡積分滑模的雙直線電機輪廓補償裝置，該裝置包括整流穩壓單元、IPM逆變器、數字信號處理器DSP、霍爾傳感器、光柵尺、電流檢測單元、位置速度檢測單元、光耦隔離電路、驅動保護電路以及故障檢測和保護電路；整流穩壓單元連接IPM逆變器，IPM逆變器通過一個驅動保護電路連接至雙直線電機平臺；霍爾傳感器一方面接至IPM逆變器與驅動保護電路之間，霍爾傳感器另一方面通過電流檢測單元連接至數字信號處理器DSP；位置速度檢測單元一方面通過光柵尺接至雙直線電機平臺，另一方面接至數字信號處理器DSP；IPM逆變器通過第二個驅動保護電路連接至光耦隔離電路，光耦隔離電路一方面連接至數字信號處理器DSP，另一方面通過故障檢測和保護電路連接至整流穩壓單元與IPM逆變器之間。?

數字信號處理器DSP包括事件管理器EVA的正交編碼脈沖電路QEP、ADC模塊、PWM單元、Flash存儲器單元、程序存儲器、定時器以及PDPINT引腳；QEP連接位置速度檢測單元，ADC模塊連接電流檢測單元，PWM單元和PDPINT引腳均連接至光耦隔離電路。?

采用基于模糊RBF網絡積分滑模的雙直線電機輪廓補償裝置進行輪廓加工的方法，包括步驟如下：?

步驟1：由TMS320F2812數字信號處理器內的位置信號給定器提供給雙直線電機兩軸相應的位置信號指令，作為兩軸的位置控制量輸入；?

步驟2：通過電流、位置以及速度檢測單元對位置、速度以及電流信號進行采樣且通過兩軸給定與實際輸出的比較獲得位置偏差信號；?

步驟3：通過PI位置控制器調節單軸的位置偏差信號，采用輪廓誤差計算器計算出任意軌跡的輪廓誤差量并通過基于模糊RBF網絡積分滑模輪廓補償裝置進行補償控制，然后將兩者控制的輸出作為位置驅動裝置的輸入；?

步驟4：通過速度信號檢測單元確定直線電機的速度；?

步驟5：通過光柵尺采樣速度信號，在TMS320F2812數字處理器內比較后，執行速度環PI控制器；?

步驟6：通過內置的電流采樣裝置進行電流采樣且在DSP內比較后，執行電流環PI控制器；?

步驟7：對電流值進行3/2變換；?

步驟8：利用旋轉的q軸計算出轉矩；?

步驟9：對輸出計算轉矩進行2/3變換；?

步驟10：對變換后的電流值作為載波與三角波調制，讓數字信號處理器DSP產生六路PWM脈沖信號，驅動雙直線電機的兩軸按照電流指令的大小進行給定輪廓軌跡加工運動；?

整流穩壓電路把三相交流電轉換成直流電給IPM逆變單元供電，IPM逆變單元根據DSP產生的六路PWM脈沖信號對IPM逆變單元內的六個IGBT開關元件的導通與關斷進行控制，驅動直線電機運行。?

步驟3中所述的采用輪廓誤差計算器計算出任意軌跡的輪廓誤差量并通過內置的輪廓誤差補償裝置進行補償控制，然后將兩者控制的輸出作為位置驅動裝置的輸入，包括步驟如下：?