[發明專利]一種多電機協同控制系統及其控制方法

在審

• 申請號: 202011428609.0
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN114598190A
• 公開（公告）日: 2022-06-07
• 發明（設計）人: 宋吉來;劉世昌;鄒風山;張凱棋;張彥超;宋宇寧
• 申請（專利權）人: 山東新松工業軟件研究院股份有限公司
• 主分類號: H02P5/00
• 分類號: H02P5/00;H02P5/68
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 許宗富

本發明涉及機電一體化領域，具體涉及一種多電機協同控制系統及其控制方法。其中多軸控制器輸出單路PWM速度控制信號至預驅動器，由預驅動器驅動直流電機按照期望速度運轉；預驅動器檢測當前直流電機的實際速度，并向多軸控制器反饋PWM速度反饋信號，由多軸控制器根據直流電機的期望速度與實際速度調整PWM速度控制信號對直流電機進行閉環控制。采用置于直流電機內部的預驅動器和單個多軸控制器組成控制系統，使用單路PWM信號作為速度控制信號和速度反饋信號，形成直流電機的閉環控制。通過使用單個控制器，減少了系統所需控制芯片的數目；通過閉環控制計算集中于單個控制器，降低了系統通信總線接口數目，顯著降低了多電機協同控制系統的實現成本。

技術領域

本發明涉及機電一體化領域，具體而言，涉及一種多電機協同控制系統及其控制方法。

背景技術

隨著科學技術的發展，現代工業設備的運行對運動控制技術提出了更高的要求。現代化的工業現場，例如數控機床加工、機器人關節協調，常常需要多個電機協同工作。這就決定了現代控制系統不但需要追求單軸運動控制的位置和速度精度，而且需要提高多軸運動的控制精度和協同工作能力。為了提高產品質量，保證生產過程安全，控制器的位置精度和速度精度必須足夠高，控制器的穩定性必須足夠可靠，以滿足工業生產或者其他具體應用的需求。因此，一種可靠的多電機協同控制系統是現代工業控制所必須的。

在傳統的電機控制方法中，通常一個控制器控制一個電機，這些控制器通過通信接口與上層控制器通訊，接收上層控制器的命令，并通過驅動電路驅動電機運行。控制器與上位機的通信一般采用總線控制的方式，以一個控制器發送控制信號，通過總線廣播指令，形成通信網絡。總線一般采用串行通信的形式，因為串行通信的速度雖然比并行通信慢，但是使用的接口和傳輸線少，能節約硬件資源，降低系統成本。

常用的串行通信協議有MODBUS、CAN總線等，這些通信方式需要專門設計接口電路和較為復雜的通信協議。由于每個電機由一個單獨的控制器控制，且多個控制器和上位機之間需要實時通信，在控制電機數量較多時，由于系統中每增加一個電機就必須增加一個控制器，且每個控制器都必須有一個連接至總線的通信接口，控制系統的成本會隨系統中受控電機的數目增加而大大提高。

發明內容

本發明實施例提供了一種多電機協同控制系統及其控制方法，以至少解決現有電機控制系統成本高的技術問題。

根據本發明的一實施例，提供了一種多電機協同控制系統，包括：包括：多軸控制器、若干直流電機；直流電機內置有預驅動器，多軸控制器與若干預驅動器之間使用單路PWM信號連接通信；

其中，多軸控制器輸出單路PWM速度控制信號至預驅動器，由預驅動器驅動直流電機按照期望速度運轉；預驅動器檢測當前直流電機的實際速度，并向多軸控制器反饋PWM速度反饋信號，由多軸控制器根據直流電機的期望速度與實際速度調整PWM速度控制信號對直流電機進行閉環控制。

進一步地，多軸控制器根據直流電機的期望速度與實際速度的偏差，使用PID控制方式，調節PWM速度控制信號中的PWM頻率或占空比，使得直流電機的期望速度與實際速度的偏差在±10rpm以內。

進一步地，直流電機還內置有驅動電路，驅動電路連接在預驅動器與直流電機之間。

進一步地，直流電機的數量為6個以上。

進一步地，多軸控制器使用PWM速度控制信號中PWM頻率或占空比表征直流電機的期望速度。

進一步地，多軸控制器輸出方向控制信號至預驅動器，由預驅動器驅動控制直流電機的運轉方向。

根據本發明的另一實施例，提供了一種應用上述多電機協同控制系統的多電機協同控制方法，包括以下步驟：

通過多軸控制器的運動規劃獲得各直流電機在所有運動時刻的期望速度值；