[发明专利]一种双电机同轴驱动消隙控制系统及其消隙控制方法

权利要求书

1.一种双电机同轴驱动消隙控制系统，其特征在于：包括上位机、主电机驱动器、从电机驱动器、第一电机、第二电机、第一机械传动链以及第二机械传动链；所述上位机分别经过现场总线与主电机驱动器和从电机驱动器相连，主电机驱动器经过第一电机与第一机械传动链相连，从电机驱动器经过第二电机与第二机械传动链相连，第一、第二机械传动链分别接入系统所驱动的负载；

上位机产生运动控制的轨迹，通过现场总线实现对主电机驱动器的控制，同时主电机驱动器和从电机驱动器向上位机传输运行状态信息；主电机驱动器实现双电机同轴驱动控制系统中的速度回路控制功能，同时完成消隙控制；从电机驱动器配合主电机驱动器实现消隙控制。

2.如权利要求1所述的一种双电机同轴驱动消隙控制系统，其特征在于：所述上位机包括第一现场接口；所述主电机驱动器包括第二现场接口、第一高速输出通信口、第一高速输入通信口、信号调理模块、速度回路、第一消隙控制模块、第一速度反馈模块、第一力矩回路和第一附加力矩模块；所述从电机驱动器包括第三现场接口、第二高速输入通信口、第二高速输出通信口、第二速度反馈模块、第二消隙控制模块、第二附加力矩模块和第二力矩回路；

上位机的第一现场接口经过现场总线分别与主电机驱动器中的第二现场接口和从电机驱动器中的第三现场接口相连，此链路用于传输上位机中的速度命令信息；主电机驱动器通过第一高速输出通信口与从电机驱动器的第二高速输入通信口相连接，用于传输速度回路的输出；从电机驱动器通过第二高速输出通信口与主电机驱动器的第一高速输入通信口相连接，此链路用于传输从电机驱动器的实际转速；

第一电机的实际转速信号经过第一速度反馈模块发送至信号调理模块，第二电机的实际转速信号也发送至信号调理模块，信号调理模块上述两个实际转速信号求和后除以2，发送至速度回路的输入端，速度回路的输出端分别与第一消隙控制模块和第一力矩回路的第一输入端相连接，第一消隙控制模块的输出端经过第一附加力矩模块和第一力矩回路的第二输入端相连接，第一力矩回路的输出端与第一电机相连接，实现对第一电机的控制；

速度回路的输出端还依次经过主电机驱动器的第一高速输出通信口、第二高速输入通信口后分别与第二力矩回路的第一输入端和第二消隙控制模块的输入端相连接，第二消隙控制模块的输出端经过第二附加力矩模块与第二力矩回路的第二输入端相连接，第二力矩回路的输出端和第二电机相连接，实现对第二电机的控制。

3.如权利要求1所述的一种双电机同轴驱动消隙控制系统，其特征在于：所述上位机为PLC、工业控制计算机或DSP控制器中的一种。

4.如权利要求1所述的一种双电机同轴驱动消隙控制系统，其特征在于，所述主电机驱动器和从电机驱动器需要具备下述功能：

(1)具备速度控制模式或力矩控制模式；

(2)具备可编程运算的二次开发功能；

(3)具备用于主从同步控制的高速通讯口。

5.一种基于如权利要求1所述的双电机同轴驱动消隙控制系统的消隙方法，其特征在于，消隙控制环节包括三种类型：

一、设定当双电机同轴驱动只需要输出力矩不需要消隙力矩的状态为状态A；

二、设定当双电机同轴驱动既需要输出力矩又需要消隙力矩消除机械传动齿隙时的状态为状态B，状态B的情况下消隙力矩为设置的最大消隙值；

三、设定当双电机同轴驱动所需要输出力矩介于上述状态A和状态B之间时的状态为状态C，状态C为产生消隙的过渡阶段，状态C将产生与需要输出力矩相关联的偏置输出值。

6.如权利要求5所述的一种基于双电机同轴驱动消隙控制系统的消隙方法，其特征在于，所述消隙控制环节的具体计算方式为：

设定k为预先设置的单边最大偏置力矩值，x为主电机驱动器中速度回路的输出值，y(x)为第一消隙控制模块参数设定值，将x取绝对值，

当|x|≥k时，采用状态A计算偏置力矩：y(x)＝0；

当|x|≤k/2时，采用状态B计算偏置力矩：y(x)＝k/2；

当k/2＜|x|≤k时，采用状态C计算偏置力矩：y(x)＝k-x/2；

将偏置力矩的计算值传输给偏置输出。

7.如权利要求5所述的一种基于双电机同轴驱动消隙控制系统的消隙方法，其特征在于：所述单边最大偏置力矩值设定为单台电机驱动额定力矩的20％。