[发明专利]一种光电跟踪系统水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法

说明书

技术领域

本发明属于捕获跟踪领域，涉及一种新的跟踪装置及控制方法，具体涉及一种光电跟踪系统水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法。 

技术背景

随着当今科技发展，在光电跟踪测量系统中，对跟踪测量距离、测量目标种类的需求越来越高，光电跟踪测量系统不断朝着大型化方向发展，即观测口径越来越大，单台系统集成探测器种类越来越多。这就意味着，对电机所能提供的负载力矩要求越来越大。然而，传统的单一电机驱动存在以下局限性：一方面是单一电机受输出转矩的限制，另一方面单一电机驱动会造成水平轴的两端的驱动力矩不平衡，使水平轴的谐振频率变低，同时单电机驱动会造成水平轴的电机端发热，使水平轴由于温度不均匀变形，影响跟踪机架的轴系精度。 

双电机联动驱动减小了单个电机的功率与等效转动惯量和系统机电时间常数，提升了系统的响应速度、减小了温度的变化。在控制器合理设计的情况下可使系统响应的快速性、平稳性，因此研究双电机同步控制有很强的现实意义。 

发明内容

本发明要解决的问题是：克服现有技术的不足，提供一种光电跟踪系统水平轴双电机装置及稳定跟踪控制方法。采用双电机同步驱动控制，实现高精度稳定跟踪；满足现有某些大功率系统，在一个单电机不能满足系统功率需要的情况下，采取双电机同时驱动，实现系统的大功率要求。 

本发明解决技术问题所采用的技术方案之一是：一种光电跟踪系统水平 轴双电机装置，包括：第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2、第一功率驱动模块3、第二功率驱动模块4、测速机5、位置编码器6、水平轴负载7和控制处理器8；第一直流力矩电机1和测速机5安装在水平轴9一侧；第二直流力矩电机2和位置编码器6安装在水平轴9的另一侧；水平轴负载7安装在水平轴9的中间位置；控制处理器8输出两路PWM脉冲调宽控制量，其中一路控制量经第一功率驱动模块3驱动放大后，驱动第一直流力矩电机1，另一路控制量经第二功率驱动模块4驱动放大后，驱动第二直流力矩电机2；工作时，水平轴9两端的第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2同时工作，共同驱动水平轴9旋转进行稳定跟踪； 

所述控制处理器8是一个多回路闭环的控制结构，包括一个位置回路、一个速度回路和两个电流回路；位置回路输入给定为跟踪目标轨迹位置或引导跟踪的理论位置（比如正弦引导信号），把位置回路的输入给定与位置编码器6的数据相减，得到位置回路误差量，将位置回路误差量代入位置回路校正传递函数Gp，计算后得到速度回路的给定量，再把速度回路给定量与测速机5的数据相减，得到速度回路误差量，再将速度回路误差量代入速度回路校正传递函数Gv，计算后得到电流回路给定量，由于只有一个速度回路输出，因此第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流给定也是共用的，即第一直流力矩电机1电流给定量等于第二直流力矩电机2电流给定量；在第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机1、第二直流力矩电机2的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽 控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过第一直流力矩电机1的电流回路校正传递函数Ga1和第一直流力矩电机1的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后，得到第一直流力矩电机1的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过第二直流力矩电机2的电流回路校正传递函数Ga2和第二直流力矩电机2的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到第二直流力矩电机2的PWM脉冲调宽控制量。最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作。 

所述第一直流力矩电机1和第二直流力矩电机2是同一型号电机，具有相同设计规格参数。 

一种实现同步驱动跟踪的控制方法，实现步骤如下：