[發明專利]一種雙電機耦合控制裝置

在審

• 申請號: 202110222020.3
• 申請日: 2021-02-28
• 公開（公告）號: CN112994531A
• 公開（公告）日: 2021-06-18
• 發明（設計）人: 俞文昌;邵李煥;李光耀
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: H02P5/50
• 分類號: H02P5/50
• 代理公司: 浙江永鼎律師事務所 33233
• 代理人: 陸永強

本發明公開了一種雙電機耦合控制裝置，包括電流環、速度環、速度耦合反饋環和位置耦合反饋環，電流環作為內環包括電流PID調節器，電流環調節電流輸出，使電機輸出穩定；速度環作為外環包括速度PID調節器，通過調節電流環的輸出電壓來調節電機轉速；速度耦合反饋環包括速度耦合PID控制器，對雙電機的速度進行跟蹤，加快速度調節的反應速度，減少速度的偏差，間接減少位置累積誤差，進行速度同步；位置耦合反饋環包括位置耦合PID控制器，對雙電機輸出位置跟蹤，對位置參數的耦合，間接加快速度調節的反應速度，減少速度的偏差，進而減少位置累積誤差，進行位置同步。本發明能夠解決雙電機同步運行問題，實現速度與位置的跟蹤同步。

技術領域

本發明屬于電子電路領域，涉及一種雙電機耦合控制裝置。

背景技術

隨著社會發展，單電機系統難以滿足人們的需求，多電機控制應運而生，小到電器家居，大到航空航天，多電機控制技術大放光彩，因此多電機同步控制的研究具有非常重要的現實意義。多電機協調同步控制的方法分為機械方法和電同步控制方法，機械方法難以實現精確控制，已逐漸被淘汰，電同步方法可以實現精度更高、同步控制更精確的控制，因而電同步控制的研究成為多電機同步研究的重點。

“同步”在廣義上的解釋大致可以分為三類，第一即實現兩臺電機或多臺電機的速度相等，同時以某一速度平穩運行；第二即實現兩臺電機或多臺電機的速度成比例運動，這樣保證電機負載按照某一約定函數曲線運行；第三即實現多臺電機運動形態完全一致，這種情況是應用場合最為廣泛的，當然也是難度最大的。

對于類似雙電機升降桌的控制，不但需要保持速度同步，更要保持位置同步，而且允許出現的位置偏差不能過大，以免損壞系統。僅依靠執行機構與傳動機構難以達到高精度控制，而且電機與齒輪等機構會有磨損，隨時間推移，整體系統的精確度會不斷下降。

現有技術中主要有以下兩種方案：

(1)主令并行同步控制策略：一臺電機由兩個或多個閉環控制，但兩臺電機之間沒有聯系，只靠各自執行機構的精確執行來達到同步。

(2)偏差耦合同步控制策略：一臺電機由兩個或多個閉環控制，同時某子單元電機的速度或位置反饋信息與其它子單元電機的同類反饋信息均做差，再將該差值通過補償器產生補償信號，再將補償信號反饋到主電機或者從電機端，進而控制該兩臺電機同步運轉。

上述現有技術的方案存在以下缺點：

1)主令并行同步控制每個電機都是獨立系統，一旦某個單元收到干擾，不會對其它單元造成影響，以至于不能達到精確同步控制。

2)偏差耦合同步控制策略每個電機除了獨立的閉環之外，單元之間還有耦合反饋，任一個單元出現擾動都會反饋到其它單元上，一定情況下可以達到精確同步控制，但是單耦合反饋環只能對單一指標進行補償。例如速度耦合反饋只能實現速度跟蹤，但是位置信息卻不能很好的反饋到其它單元，僅僅實現了速度同步，而位置同步卻差強人意。

發明內容

為解決上述問題，本發明的技術方案為：一種雙電機耦合控制裝置，解決雙電機同步運行問題，實現速度與位置的跟蹤同步，

包括電流環、速度環、速度耦合反饋環和位置耦合反饋環，其中，

所述電流環作為內環，包括電流PID調節器，在有擾動時，電流環調節電流輸出，使電機輸出穩定；

所述速度環作為外環，包括速度PID調節器，通過調節電流環的輸出電壓來調節電機轉速；

所述速度耦合反饋環包括速度耦合PID控制器，對雙電機的速度進行跟蹤，加快速度調節的反應速度，減少速度的偏差，間接減少位置累積誤差，進行速度同步；

所述位置耦合反饋環包括位置耦合PID控制器，對雙電機輸出位置跟蹤，對位置參數的耦合，間接加快速度調節的反應速度，減少速度的偏差，進而減少位置累積誤差，進行位置同步。