[发明专利]一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统的控制方法，包括控制器、电机驱动器、电机、传动装置、末端轴和编码器，控制时，首先采用模式1，将末端轴快速定位到离位置目标值相差大小为位置差阈值的位置，然后采用模式2实现末端轴半闭环控制，低速逼近末端轴的位置目标值，实现高精度定位控制。本发明的系统在高精度定位阶段，采用半闭环位置控制模式，低速逼近位置目标值，避免了因为传动装置齿隙的存在导致高精度定位阶段可能导致的系统振荡。

技术领域

本发明涉及位置控制的技术领域，尤其涉及一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法。

背景技术

高精度位置控制主要有两种应用需求：一种为高位置随动位置控制系统，如火炮随动控制系统等，位置输入信号预先未知且随时间变化的控制系统；另外一种为高精度定位控制，如天线测试系统等。这两种控制需求的核心差别在于位置输入信号是否随时间变化而变化。由于传动装置齿隙的存在，为实现高精度位置控制，通常采用两种方法，如中国专利申请号： CN201410169816.7，申请日：2014年4月24日，专利名称为：一种双电机同轴驱动消隙控制系统及其消隙控制方法，该发明公开了一种双电机同轴驱动消隙控制系统及其消除传动链齿隙的控制方法，在数字化控制的电机驱动器中二次编程，增加消隙控制环节，实现通用电机驱动器的双电机同轴驱动消隙控制，根据需要设定消隙力矩的大小，将双电机的速度反馈信号接入控制回路中，避免差速震荡问题。另外一种方法采用电机直接驱动的方法，避免使用传动链，如中国专利申请号：CN201710300008.3，申请日：2017年5月2日，专利名称为：一种直驱转台位置控制系统及控制方法，本发明公开了一种直驱转台位置控制系统及控制方法，采用直驱电机带动转台转动，去除了机械减速箱的齿轮传动可以实现对转台的高精度位置控制，本发明通过误差分段控制和最后定位阶段的积分器积分起点值控制，达到有效控制大范围角度定位时超调量的目的。

上述两种方法是目前主流的高精度位置控制系统的实现路径，但双电机消隙驱动增加了一套驱动装置，在结构复杂、控制复杂性、成本高等不足，直接驱动电机在安装、体积、成本等方面也存在不足。

针对两种位置控制需求，定位控制在天线测试、机械加工等领域存在广泛的应用，定位控制的核心需求是保证最终的定位精度，因此本发明提供一种基于通用驱动控制方法的定位控制系统，用于解决上述两种控制方法在定位控制系统使用上的不足。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统及方法，解决现有技术空白，实现低成本高精度定位控制。

为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

一种基于电机减速机驱动的高精度定位控制系统，其中：包括控制器、电机驱动器、电机、传动装置、末端轴和编码器，控制器与电机驱动器信号连接，电机驱动器与电机信号连接，电机通过传动装置与末端轴连接，编码器安装在末端轴上，控制器依据位置目标值以及编码器反馈的信号，与电机驱动器进行信息交换，电机驱动器控制电机运作，电机通过传动装置带动末端轴运动，编码器用于检测末端轴的位置，并将检测值反馈到控制器。

为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

上述的控制器的控制内容包括位置目标值、位置差阈值、位置差、模式选择、调控环节和末端位置控制；其中，位置差为位置目标值减去编码器的值；模式选择依据位置差的值选择将位置差传递到调控环节或者末端位置控制。

上述的电机驱动器的控制内容包括模式控制、电机增量位置控制、电机速度控制；电机驱动器依据控制器通过现场总线传输的模式选择来确定启动电机增量位置控制或电机速度控制，调控环节能将信号传递至电机增量位置控制，末端位置控制能将信号传递至电机速度控制。