[發(fā)明專利]一體化多軸同步運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)及同步控制方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110456631.4
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號(hào): CN112994532B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張馳;王寶磊
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所
• 主分類號(hào): H02P5/50
• 分類號(hào): H02P5/50;H02P21/22;H02P21/18
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種多軸同步運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，包括如下步驟：

多軸同步電流環(huán)控制，包括單軸高速電流環(huán)控制、多軸并行流水同步電流環(huán)調(diào)度；

所述單軸高速電流環(huán)控制采用并行計(jì)算與串行計(jì)算相結(jié)合的帶有PI調(diào)節(jié)器的空間矢量控制法，包括信號(hào)預(yù)處理階段、單軸電流環(huán)控制計(jì)算階段、單軸計(jì)算結(jié)果輸出階段；所述信號(hào)預(yù)處理階段完成單軸電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)預(yù)處理工作；所述單軸電流環(huán)控制計(jì)算階段完成單軸電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)計(jì)算工作；所述單軸計(jì)算結(jié)果輸出階段完成將單軸電流環(huán)控制計(jì)算結(jié)果輸出到IPM功率模塊；

所述多軸并行流水同步電流環(huán)調(diào)度包括信號(hào)統(tǒng)一預(yù)處理階段，多軸電流環(huán)控制計(jì)算階段、多軸計(jì)算結(jié)果統(tǒng)一輸出階段；所述信號(hào)統(tǒng)一預(yù)處理階段并行完成多軸電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)預(yù)處理工作；所述多軸電流環(huán)控制計(jì)算階段，將電機(jī)軸進(jìn)行分組，各軸組依次完成電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)計(jì)算工作，每個(gè)軸組內(nèi)各軸電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)計(jì)算并行完成；多軸計(jì)算結(jié)果統(tǒng)一輸出階段完成將多軸電流環(huán)控制計(jì)算結(jié)果同時(shí)輸出到IPM功率模塊，實(shí)現(xiàn)時(shí)序級(jí)同步控制多軸電機(jī)；

多軸時(shí)序同步調(diào)度，包括多軸位置環(huán)控制誤差計(jì)算、多軸位置環(huán)PI調(diào)節(jié)、多軸速度環(huán)控制誤差計(jì)算、多軸速度環(huán)PI調(diào)節(jié)，軸組內(nèi)各軸的位置環(huán)控制誤差計(jì)算、多軸位置環(huán)PI調(diào)節(jié)、多軸速度環(huán)控制誤差計(jì)算、多軸速度環(huán)PI調(diào)節(jié)并行完成，軸組間分時(shí)共享復(fù)用運(yùn)算資源；

多軸響應(yīng)同步控制，采用動(dòng)態(tài)主從耦合同步前饋控制法，根據(jù)軌跡位置跟蹤誤差率確定動(dòng)態(tài)主軸，并將其作為被跟蹤軸，將其他軸作為調(diào)節(jié)跟蹤軸，將被跟蹤軸和調(diào)節(jié)跟蹤軸的跟蹤率相減結(jié)果作為同步控制誤差，該誤差經(jīng)PD調(diào)節(jié)器運(yùn)算后輸出作為前饋值輸出到電流環(huán)輸入中；

其中，所述電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)預(yù)處理工作依次包括前饋電流讀取、速度環(huán)生成電流讀取、反饋電流采樣、編碼器位置采樣、電機(jī)速度計(jì)算、電角度計(jì)算、正余弦求解，在時(shí)序上共占用3個(gè)時(shí)間段；

所述電流環(huán)控制的數(shù)據(jù)計(jì)算工作依次包括CLARK變換，PARK變換、電流控制誤差計(jì)算、電流環(huán)PI調(diào)節(jié)、PARK逆變換、SVPWM計(jì)算，在時(shí)序上共占用6個(gè)時(shí)間段。

2.如權(quán)利要求1所述的多軸同步運(yùn)動(dòng)控制方法，其特征在于，所述正余弦求解采用基于快速查表輔助的泰勒展開計(jì)算法，所述表為特殊結(jié)構(gòu)的正余弦值表，表中共含有99個(gè)數(shù)組，每個(gè)數(shù)組保存了角度值、相應(yīng)正弦值、相應(yīng)余弦值，數(shù)組1-數(shù)組10保存角度值為表序列為0至0.9、步長為0.1的角度及其正余弦值，數(shù)組11-數(shù)組99保存角度值為表序列為1至89、步長為1的角度及其正余弦值；將待求解的角度值θ分解為整數(shù)部分θ₁、小數(shù)部分第一位θ₂和小數(shù)部分除第一位外的其他部分θ₃，即θ＝θ₁+θ₂+θ₃；在表中分別查出θ₁的正余弦值sinθ₁、cosθ₁和θ₂的正余弦值sinθ₂、cosθ₂，最后由公式(3)計(jì)算θ的正余弦值：