[發明專利]一種網絡化的多軸電機同步控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201610970638.7
• 申請日: 2016-11-04
• 公開（公告）號: CN106411184B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發明（設計）人: 肖力;張端陽;孫志剛;王卓;岳東
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: H02P5/74
• 分類號: H02P5/74
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 趙偉

1.一種網絡化的多軸電機同步控制裝置，其特征在于，包括脈沖采集模塊、控制器模塊、多軸模塊和伺服電機驅動模塊；所述控制器模塊與多軸模塊之間通過同步串行差分總線相連；

所述脈沖采集模塊的輸入端用于連接外部主令電機；控制器模塊的第一端與脈沖采集模塊的輸出端相連，第二端用作所述多軸電機同步控制裝置與工業以太網相連的接口，第三端與同步串行差分總線相連；多軸模塊的一端通過同步串行差分總線接口與同步串行差分總線相連，另一端與伺服電機驅動模塊相連；

所述脈沖采集模塊用于采集主令電機轉子角度信號，并對所述角度信號進行數字濾波、光電隔離處理，生成角度編碼信號；

所述控制器模塊用于根據系統狀態配置對所述角度編碼信號進行采樣和差值修正運算獲得多軸控制信號；所述差值修正運算具體是指將當前控制周期的脈沖數減去前一控制周期的脈沖數，將得到的差值乘上比例因子再加上修正值，其中，所述修正值通過將各從動電機的位置信息與多軸控制信號相減得到；

多軸模塊用于根據多軸控制信號生成方向信號和脈沖數信號，并根據從動電機組各從動電機轉子的角度信號獲取從動電機的位置信息；

所述伺服驅動模塊用于對所述方向信號和脈沖數信號進行轉換，生成子方向信號和子脈沖數信號；通過所述子方向信號和子脈沖數信號驅動控制外部從動電機組。

2.如權利要求1所述的多軸電機同步控制裝置，其特征在于，還包括人機交互模塊；

所述人機交互模塊與控制器模塊通過標準工業以太網進行通信；所述人機交互模塊用于周期性的查詢外部PLC控制器以獲取系統的狀態信息和參數信息并顯示，并用作參數設置界面。

3.如權利要求1所述的多軸電機同步控制裝置，其特征在于，所述控制器模塊與多軸模塊之間采用主從式通訊，每次通訊由控制器模塊發起，由多軸模塊響應結束。

4.如權利要求3所述的多軸電機同步控制裝置，其特征在于，所述控制器模塊與多軸模塊之間通信的數據幀包括8比特的地址位、8比特的命令位、16比特的數據位，16比特的數據幀校驗位；

所述地址位用于指示多軸模塊的地址；命令位用于區分幀的類型，包括參數設置幀和控制命令幀；數據位是與命令位相對應的控制信號；數據幀校驗位是整個數據幀的校驗碼，所述校驗碼在控制器模塊中生成，通過同步串行差分總線傳輸后在多軸模塊中校驗，以消除網絡傳輸錯誤的干擾。

5.如權利要求4所述的多軸電機同步控制裝置，其特征在于，所述控制器模塊與多軸模塊之間的通信協議具體為：

控制器模塊發送參數設置幀到多軸模塊，多軸模塊根據所述參數設置幀進行參數設置并向控制器模塊反饋響應參數設置幀，實現對多軸模塊的參數初始化；所述參數設置幀的命令位填充的是參數的類型，數據位填充的是參數的值，地址位和數據幀校驗位分別填入地址和數據幀校驗值；所述響應參數設置幀中，命令位填充的是參數類型，數據位填充的是參數是否設置成功的標識，地址位和數據幀校驗位分別填寫地址和數據幀校驗值；

初始化之后，控制器模塊發送控制命令幀到多軸模塊；多軸模塊根據所述控制命令幀控制伺服電機運轉并向控制器模塊反饋響應控制命令幀；所述控制命令幀的命令位填充的是系統狀態，數據位填充的是控制量，地址位和數據幀校驗位填充的是地址和數據幀校驗值；所述響應控制命令幀中，命令位填充的是系統狀態，數據幀中數據位填充的是標志位，所述標志位指示控制量設置是否成功。

6.一種基于權利要求1～5任一項所述的多軸電機同步控制裝置的網絡化的多軸電機同步控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采集主令電機的轉子角度信號，并對所述角度信號進行數字濾波、光電隔離處理，生成角度編碼信號；

(2)根據系統狀態配置對所述角度編碼信號進行采樣和差值修正運算獲得多軸控制信號，所述差值修正運算具體是指將當前控制周期的脈沖數減去前一控制周期的脈沖數，將得到的差值乘上比例因子再加上修正值，其中，所述修正值通過將各從動電機的位置信息與多軸控制信號相減得到；

(3)根據多軸控制信號生成方向信號和脈沖數信號，對所述方向信號和脈沖數信號進行轉換，生成子方向信號和子脈沖數信號；通過所述子方向信號和子脈沖數信號驅動控制外部從動電機組。