[发明专利]一种多动子直线电机同步控制系统

说明书

本发明提供的多动子直线电机同步控制系统，将虚拟主轴同步控制技术应用于多动子直线电机中，提高了直线电机多动子的协同控制性能；采用线性扩展扰动观测器观测从动子集中扰动，与速度控制器输出值作为从动子的负载阻力的方案相比，提高了从动子负载阻力的反馈精确度，并且降低了从动子质量变化对多动子同步系统的影响；提出了基于多动子运动控制器和绕组驱动控制器的多控制器拓扑和信号通讯方案，绕组驱动控制器采集耦合动子绝对位置、耦合动子编号和耦合动子负载阻力，通过高速总线传送到多动子运动控制器，多动子运动控制器运行虚拟主动子和从动子位置反馈控制，初级绕组驱动控制器运行动子速度反馈控制和绕组电流调节，逻辑清晰，易于实现。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别是涉及一种多动子直线电机同步控制系统。

背景技术

传统的虚拟主轴同步控制方法将从轴的速度控制器输出信号作为负载阻力，并反馈至虚拟主轴，在速度控制器饱和以及从轴负载突变时，速度控制器输出信号与实际负载阻力差别较大，从而降低了同步控制性能。

因此，本领域亟待提供一种能够提高多动子直线电机同步控制的系统或方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种多动子直线电机同步控制系统，以提高绕组分段多动子直线电机分组协同运行状态下的动/静态同步性能。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种多动子直线电机同步控制系统，包括：位置检测单元、线性扰动观测器、动子编号检测装置、绕组驱动控制器和多动子运动控制器；

多动子直线电机中的每段初级绕组均配有一所述绕组驱动控制器；

所述位置检测单元铺设于所述多动子直线电机的定子上；所述位置检测单元、所述线性扰动观测器和所述动子编号检测装置均与所述绕组驱动控制器连接；

所述位置检测单元用于检测所述初级绕组中有无动子耦合，若有动子耦合，则获得耦合动子在所述初级绕组中的位置信号；所述线性扰动观测器用于观测所述耦合动子的负载阻力；所述动子编号检测装置用于获取所述耦合动子的编号；所述绕组驱动控制器用于将所述初级绕组中有无动子耦合、所述位置信号、所述负载阻力和所述耦合动子的编号进行信息编码后，传输给所述多动子运动控制器；

所述多动子运动控制器包括从动子协同位置控制器、虚拟主动子模型以及位置和速度控制器；

所述位置和速度控制器用于输出电磁推力，在所述电磁推力和所述负载阻力的合力作用下，所述虚拟主动子产生速度和位移；

所述从动子协同位置控制器，根据所述位置信号以及所述耦合动子的编号确定出从动子在全行程范围内的绝对位置，根据所述绝对位置和所述虚拟主动子的位移确定各从动子的位置给定偏置，根据所述位置给定偏置和所述绝对位置生成各从动子在全行程范围内的位置指令，并基于各从动子的所述位置指令和反馈误差输出相应的速度指令后，将所述速度指令传送至相应的绕组驱动控制器中，以完成多动子直线电机同步控制。

优选的，所述绕组驱动控制器包括：速度控制器和电流控制器；

所述速度控制器根据所述速度指令控制所述多动子直线电机中从动子的速度；所述电流控制器根据交轴电流和所述从动子的速度调节每段所述初级绕组的电流。

优选的，还包括：高速总线；

所述绕组驱动控制器通过所述高速总线与所述多动子运动控制器进行信号传输。

优选的，所述线性扰动观测器用于观测包括所述负载阻力和质量变化的从动子集中扰动。

优选的，相邻的所述绕组驱动控制器间，通过高速串行接口传输各段初级绕组的电流和耦合动子的位置信号。

优选的，所述绕组驱动控制器包括数字控制芯片；