[发明专利]一种虚拟轴控制多轴的同步算法控制系统

说明书

本发明实施例公开了一种虚拟轴控制多轴的同步算法控制系统，包括伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴，运动控制卡；数控定位组，用于对伺服跟随多轴进行同步控制信号采集；前向信道，传递数控定位组对伺服虚拟主轴的驱动力矩采集信号，并反馈至伺服虚拟主轴的信号通道；后向信道，对伺服跟随多轴的驱动负载的信号传输通道，并将该信道上连接的伺服跟随多轴作为负载，进行信号采集传输反馈；中断模块，用于解除伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴的同步信号，同时根据伺服跟随多轴自身负载计算当前目标位置，以及解除伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴的目标位置同步比例系数，解决了复杂系统耦合和干扰的问题，实现了虚拟主轴和从轴同步和异步控制的快速切换。

技术领域

本发明实施例涉及石膏板生产技术领域，具体涉及一种虚拟轴控制多轴的同步算法控制系统。

背景技术

多电机同步控制一直广泛存在于如放置、造纸、印染等传统制造行业，随着运动控制技术的创新，以及电气设备性能的提高，电气设备功能的增强，如高精度的型材加工、硅材料多线切割等领域也有了新的应用。而常见的多电机同步关系中，简单的同步关系在实际中不能满足特殊工况的需求，传统的同步控制结构主要包括命令分配式、主从式和虚拟总轴式，其中命令分配式方案虽然对大多数简单的运动系统有较好的效果，但无法应对复杂的控制对象以及存在负载扰动的同步控制系统；主-从方案因可以使从轴精确的跟总主轴运动，在工业上得到了广泛应用，单该方式复杂且实用性较差，尤其在重载不平衡的工况下更是如此，并且在复杂系统由于耦合和干扰的问题，不容易消除稳态误差，使得主-从方案很难达到理想的同步控制。

发明内容

为此，本发明实施例提供一种虚拟轴控制多轴的同步算法控制系统，通过对虚拟主轴和运动轴之间的比例再分配，同时将运动轴本身负载的相互影响参数反馈至主轴以及通过中断模块实现虚拟主轴和运动轴之间的同步终端，从而解决主-从方案因可以使从轴精确的跟总主轴运动，在工业上得到了广泛应用，单该方式复杂且实用性较差，尤其在重载不平衡的工况下更是如此，并且在复杂系统由于耦合和干扰的问题，不容易消除稳态误差，使得主-从方案很难达到理想的同步控制的问题。

为了实现上述目的，本发明的实施方式提供如下技术方案：

一种虚拟轴控制多轴的同步算法控制系统，包括伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴，还包括：

运动控制卡，基于PC机的上位控制单元，用于控制伺服虚拟主轴；

数控定位组，用于对伺服跟随多轴进行同步控制信号采集；

前向信道，用于传递数控定位组对伺服虚拟主轴的驱动力矩采集信号，并反馈至伺服虚拟主轴的信号通道；

后向信道，用于对伺服跟随多轴的驱动负载的信号传输通道，并将该信道上连接的伺服跟随多轴作为负载，进行信号采集传输反馈；

中断模块，用于解除伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴的同步信号，同时根据伺服跟随多轴自身负载计算当前目标位置，以及解除伺服虚拟主轴和伺服跟随多轴的目标位置同步比例系数。

作为本发明的一种优选方案，伺服跟随多轴的每个运动轴前端均设置有状态控制器，并且该状态控制器通过RIO接口连接至运动控制卡，数控定位组将对伺服跟随多轴的运动轴输入转动角速度反馈至状态控制器输入端，并与伺服虚拟主轴的实际转动角速度通过模糊PID控制器耦合输入状态控制器。

作为本发明的一种优选方案，所述模糊PID控制器采用三输入三单输出结构，运动轴负载变化参数、运动轴转动角速度的偏差和偏差变化率为输入，模糊PID控制器输出三个控制参数。

作为本发明的一种优选方案，所述数控定位组包括连接在伺服跟随多轴的每个运动轴上的两个跟踪误差控制器和两个同步误差控制器，前向信号将两个跟踪误差控制器的信号传递至运动控制卡，将两个同步误差控制器信号输入模糊PID控制器。