双电机并联驱动装置[实用新型专利]

*CN202634339U*

(10)授权公告号 CN 202634339 U(45)授权公告日 2012.12.26

(12)实用新型专利

(21)申请号 201220086105.X(22)申请日 2012.03.09

(73)专利权人中国船舶重工集团公司第七一三

研究所

地址450015 河南省郑州市京广中路126号(72)发明人李强 周淳 刘伟超 熊珍凯

李志远 闫智辉(74)专利代理机构郑州中原专利事务所有限公

司 41109

代理人霍彦伟 李想(51)Int.Cl.

H02P 5/00(2006.01)

权利要求书 1 页 说明书 2 页 附图 1 页权利要求书1页 说明书2页 附图1页

(54)实用新型名称

双电机并联驱动装置(57)摘要

一种双电机并联驱动装置，它包括速度环和位置环，速度环的输出端与并联连接的主电机电流环和从电机电流环相连接，在所述主电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，所述的光电式编码器为多圈增量式编码器。采用上述技术方案的本实用新型，电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，因而能够在启动、运行、制动、停止全运动过程，控制两台伺服电机按同一位置指令运行并保证任意两个升降轴位置误差小于规定值，从而保证两台驱动电机高低位置一致，由此实现台体在任意运动阶段水平。

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权 利 要 求 书

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1.一种双电机并联驱动装置，它包括速度环和位置环，速度环的输出端与并联连接的主电机电流环和从电机电流环相连接，其特征在于：在所述主电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，所述的光电式编码器为多圈增量式编码器。

2.根据权利要求1所述的双电机并联驱动装置，其特征在于：所述的主电机电流环和从电机电流环均包括电流控制器以及与之相连接的驱动器，驱动器的输出端通过电流反馈电路连接至电流控制器的输入端。

3.根据权利要求2所述的双电机并联驱动装置，其特征在于：所述的电流控制器为PI电流调节电路。

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说 明 书双电机并联驱动装置

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技术领域

本实用新型涉及一种大负载状态下的转台伺服系统双电机并联驱动装置，属于电

气控制领域。

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背景技术

在伺服系统中，传动链齿隙、摩擦死区等非线性因素的存在会对高精度伺服系统

的控制性能产生影响，尤其是在大负载高功率下，将使系统的性能产生极大的影响。随着现代科技的发展，在许多工业场合都提出了对大功率、大惯量、高精度伺服系统的需求。由于单电机功率难以做大，必须采取多电机并联驱动以满足大功率需求。

[0003] 实现转台多电机同步驱动的关键是解决好速度控制和力矩均衡问题，目前，多电机同步控制的方法主要是采用速度环并联或电流环并联的方式，理想情况下对于相同的指令信号，输出速度必然相同。由于转台高低轴方向的电机存在物理连接，以及电子器件存在离散性，即使标称相同的元器件其实际参数也不会完全一致，因此，如果采用单纯的电流环并联而不考虑力矩均衡则极易产生“伺服打架”的问题。

[0002]

发明内容

本实用新型的目的是提供一种大负载双电机并联驱动装置，能够驱动大负载转台高低轴双电机运转，并使双电机位置始终同步以完成台体旋转运动。[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：[0006] 本实用新型包括速度环和位置环，速度环的输出端与并联连接的主电机电流环和从电机电流环相连接，其特征在于：在所述主电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，所述的光电式编码器为多圈增量式编码器。

[0007] 所述的主电机电流环和从电机电流环均包括电流控制器以及与之相连接的驱动器，驱动器的输出端通过电流反馈电路连接至电流控制器的输入端。[0008] 所述的电流控制器为PI电流调节电路。[0009] 采用上述技术方案的本实用新型，电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，因而能够在启动、运行、制动、停止全运动过程，控制两台伺服电机按同一位置指令运行并保证任意两个升降轴位置误差小于规定值，从而保证两台驱动电机高低位置一致，由此实现台体在任意运动阶段水平。[0010] 而且，本实用新型采用驱动器控制力矩电机技术，系统性能优异，控制方式简单，具有快速响应的电流内环，系统响应频率高。系统具有快速加速能力及限流作用，能够充分利用电机的过载能力。双电机驱动，采用一个速度控制器、两个电流控制器的主从控制系统，主电流环的输出作为从电流环的输入，通过电流均衡控制实现双电机同步驱动，使负载受力均衡，既减小了系统结构刚度要求，又降低了单套功放的功率。采用速度反馈技术，有效抑制了差速振荡。

[0004]

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说 明 书

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附图说明

图1为本实用新型的原理框图。

[0012] 图2为本实用新型的工作流程图。

[0011]

具体实施方式

[0013] 如图1所示，本实用新型包括速度环、位置环和电流环，其中，速度环的输出端与并联连接的主电机电流环和从电机电流环相连接，这样可将主电机速度环保留，从电机速度环断开，以达到两台电机的同步。电流环使系统在允许的条件下快速启动，而上述的主电机电流环和从电机电流环均包括电流控制器以及与之相连接的驱动器，驱动器的输出端通过电流反馈电路连接至电流控制器的输入端。速度环使系统在速度稳定后可以平滑调速；位置环主要作用是实时反馈伺服系统的位置信息，达到对台体角度的精确控制。需要说明的是，上述的电流控制器和速度控制器均采用PI调节器，位置环采用带有前馈控制的复合控制电路。本实用新型在主电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，光电式编码器为多圈增量式编码器。

[0014] 本实用新型的工作原理及工作过程是：

[0015] 将本实用新型应用在试验转台随动系统台体中，该台体具有两维旋转运动，即方向和高低，方向采用U型框架形式，高低采用O型形式。方位框架中采用主轴驱动的方式，即力矩电机直接驱动负载主轴。高低O形框的设计为左右对称结构，左右轴各有一个力矩电机，安装在方向框架的左右耳座上，编码器和测速机分别安装在左右两侧。台体另外还包括方向框架、高低框架、方向、高低轴系、基座等，同时还包括缓冲装置、限位装置、锁定装置、调平装置等辅助装置、光电编码器、测速机等器件，方向轴与高低轴相交于一点，方向轴垂直于水平面，高低轴与方向轴垂直相交。[0016] 为辅助本驱动装置工作，在上述驱动装置内设置一控制计算机，控制计算机上插有一路D/A控制卡，D/A控制卡包括一路输出，这一路输出与伺服系统中的一台主驱动器相连接，主驱动器接收信号并进行电流控制器运算后，输出两路等量信号分别输入到主从驱动器；伺服系统中包括主从两个驱动器和两台伺服电机，每个驱动器分别与相应的伺服电机相连，每个伺服电机均通过机械旋转传动链与转台台体的两个旋转轴相连接，在主电机电流环中的伺服电机上设置光电增量式编码器，光电式编码器为多圈增量式编码器。[0017] 如图2所示，首先台体高低轴双电机调平，将台体高底位置零位，记录初始状态增量式编码器的读数，由此确定台体高低轴的零点。位于高低轴电机末端的旋转增量式编码实时地检测转台高低位置高度，并把检测到的数据实时地传送给控制计算机。由于多圈绝对值编码器安装在高低轴电机末端，更精确地反映了台体的实际高度位置信息。控制计算机接收到由旋转增量式编码器传送来的位置数据，进行逻辑运算，形成运动轨迹θ，并通过伺服系统中的驱动器来驱动伺服电机开始运动。在运动中，实时读取高低轴电机上的多圈绝对值编码器的位置数据，并在控制计算机中计算位置反馈数据与规划的运动轨迹之间的

同时判断是否到达了指定的位置，如果没有到达，则继续读差值Δθ，继续运行的过程中，

取高低轴电机轴角编码器的位置数据，并判断任意两轴之间的差值超过了规定的范围值；如果到达了指定的位置，则停止运动，完成工作。

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说 明 书 附 图

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图1

图2

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