[发明专利]一种基于总线的伺服电机同步控制方法

说明书

本发明提供一种基于总线的伺服电机同步控制方法，属于自动控制技术领域。本发明所述一种基于总线的伺服电机同步控制方法，首先控制系统向各个伺服驱动器发送空运行指令，并利用总线测量获得与各个伺服驱动器对应的各个伺服电机的响应延迟时间T_i；然后比较获得的各个伺服电机的响应延迟时间的大小，选出其中的最大值；设置一个大于等于所述最大值的整体延迟值Y；最后控制系统分别延迟Y‑T_i时间后向各个伺服驱动器发送指令。本发明解决了现有技术结构或者控制程序较复杂的问题。本发明可运用于系统中伺服电机同步的控制。

技术领域

本发明涉及一种伺服电机同步控制方法，属于自动控制技术领域。

背景技术

随着工业自动化、机器人行业的不断发展，对运动控制系统的响应性能要求越来越高。运动控制系统(如工业机器人、数控设备等)的末端位姿通常是由多部件协同运动复合产生，其各部件伺服电机的同步控制精度是影响末端运动轨迹精度的关键因素。由于由于各个伺服电机的驱动器(控制器)都有独立运行的本地时钟，并且指令数据在各个伺服驱动器之间、系统主控模块和伺服驱动器之间传输时会产生一定的延迟，多个伺服电机间的响应延迟时间的不均会引起动作的偏差；并且每次动作指令各个伺服电机响应延迟时间会累加，最终造成运动控制系统的运动轨迹产生较大误差。因此，如何消除或者抵消掉不同驱动器控制的伺服电机之间的延迟差，提高控制系统中不同伺服电机的同步控制精度是关键。

在大型的龙门式和桥式数控设备的机床控制中，双轴同步驱动技术已成为一种常见的控制方法，如动梁式龙门铣床的横梁升降控制，龙门框架移动式加工中心的龙门框架移动控制等。所谓双轴同步驱动，就是一个坐标的运动指令能够驱动两个电机同时运行，通过对这两个电机移动量的检测，将位移偏差反馈到数控系统获得同步误差补偿，其目的是将主、从两个电机之间的位移偏差量控制在一个允许的范围内。从整体结构来看就是采用双电机、双检测的同步进给驱动系统。近年来，双轴同步驱动技术在数控机床中的应用越来越成为业界的热点。从已经具备双轴同步控制功能的控制系统来看，同步控制功能均由数控系统提供，如目前市场上广泛使用的高档数控系统，西门子840D提供了龙门轴功能，FANUC-18i数控系统提供了简易同步控制轴功能等。同步控制功能由数控系统实现，虽然解决了同步轴控制问题，同时也带来很多弊端，如增加了数控系统的负担，接口复杂，难于扩展为多轴同步功能等，同时成本也较高。

日本专利特开2009-151527号公报(2009年7月9日公开)中公开了如下方法：对机器人的动作进行控制的控制装置按轴，计算相对于指令值的目标轨迹与实际的动作轨迹之差作为伺服延迟时间，并将最短的伺服延迟时间作为基准时间，基于每个轴的伺服延迟时间与所述基准时间来计算每个轴的补偿转矩，将反映了每个轴的补偿转矩的指令值输出至各伺服，对机器人的动作进行控制。但是这种方法基于每个轴的伺服延迟时间与所述基准时间的补偿转矩的计算、及反映了补偿转矩的指令值的计算太复杂，必然控制程序也会复杂。

专利201410260578.0提出了一种具有时变测量延迟输出和噪声的伺服电机的状态观测方法，采用这种控制可以消除延迟输出和噪声的影响，并且不需要速度传感器便可以得到系统的全状态信息；但是该方法计算较复杂，且需要借助于数值计算和控制系统仿真工具(如Matlab)等进行，控制程序复杂。

发明内容

本发明为解决现有消除不同伺服电机之间的延迟差，提高控制系统中不同伺服电机的同步控制精度的技术结构或者控制程序较复杂的问题，提供了一种基于总线的伺服电机同步控制方法。

本发明所述一种基于总线的伺服电机同步控制方法，通过以下技术方案实现：

步骤一、控制系统向各个伺服驱动器发送空运行指令，并利用总线测量获得与各个伺服驱动器对应的各个伺服电机的响应延迟时间；

步骤二、比较步骤一中获得的各个伺服电机的响应延迟时间的大小，选出其中的最大值X；

步骤三、设置整体延迟值Y，且Y≥X；