[发明专利]一种双电机耦合控制装置

说明书

本发明公开了一种双电机耦合控制装置，包括电流环、速度环、速度耦合反馈环和位置耦合反馈环，电流环作为内环包括电流PID调节器，电流环调节电流输出，使电机输出稳定；速度环作为外环包括速度PID调节器，通过调节电流环的输出电压来调节电机转速；速度耦合反馈环包括速度耦合PID控制器，对双电机的速度进行跟踪，加快速度调节的反应速度，减少速度的偏差，间接减少位置累积误差，进行速度同步；位置耦合反馈环包括位置耦合PID控制器，对双电机输出位置跟踪，对位置参数的耦合，间接加快速度调节的反应速度，减少速度的偏差，进而减少位置累积误差，进行位置同步。本发明能够解决双电机同步运行问题，实现速度与位置的跟踪同步。

技术领域

本发明属于电子电路领域，涉及一种双电机耦合控制装置。

背景技术

随着社会发展，单电机系统难以满足人们的需求，多电机控制应运而生，小到电器家居，大到航空航天，多电机控制技术大放光彩，因此多电机同步控制的研究具有非常重要的现实意义。多电机协调同步控制的方法分为机械方法和电同步控制方法，机械方法难以实现精确控制，已逐渐被淘汰，电同步方法可以实现精度更高、同步控制更精确的控制，因而电同步控制的研究成为多电机同步研究的重点。

“同步”在广义上的解释大致可以分为三类，第一即实现两台电机或多台电机的速度相等，同时以某一速度平稳运行；第二即实现两台电机或多台电机的速度成比例运动，这样保证电机负载按照某一约定函数曲线运行；第三即实现多台电机运动形态完全一致，这种情况是应用场合最为广泛的，当然也是难度最大的。

对于类似双电机升降桌的控制，不但需要保持速度同步，更要保持位置同步，而且允许出现的位置偏差不能过大，以免损坏系统。仅依靠执行机构与传动机构难以达到高精度控制，而且电机与齿轮等机构会有磨损，随时间推移，整体系统的精确度会不断下降。

现有技术中主要有以下两种方案：

(1)主令并行同步控制策略：一台电机由两个或多个闭环控制，但两台电机之间没有联系，只靠各自执行机构的精确执行来达到同步。

(2)偏差耦合同步控制策略：一台电机由两个或多个闭环控制，同时某子单元电机的速度或位置反馈信息与其它子单元电机的同类反馈信息均做差，再将该差值通过补偿器产生补偿信号，再将补偿信号反馈到主电机或者从电机端，进而控制该两台电机同步运转。

上述现有技术的方案存在以下缺点：

1)主令并行同步控制每个电机都是独立系统，一旦某个单元收到干扰，不会对其它单元造成影响，以至于不能达到精确同步控制。

2)偏差耦合同步控制策略每个电机除了独立的闭环之外，单元之间还有耦合反馈，任一个单元出现扰动都会反馈到其它单元上，一定情况下可以达到精确同步控制，但是单耦合反馈环只能对单一指标进行补偿。例如速度耦合反馈只能实现速度跟踪，但是位置信息却不能很好的反馈到其它单元，仅仅实现了速度同步，而位置同步却差强人意。

发明内容

为解决上述问题，本发明的技术方案为：一种双电机耦合控制装置，解决双电机同步运行问题，实现速度与位置的跟踪同步，

包括电流环、速度环、速度耦合反馈环和位置耦合反馈环，其中，

所述电流环作为内环，包括电流PID调节器，在有扰动时，电流环调节电流输出，使电机输出稳定；

所述速度环作为外环，包括速度PID调节器，通过调节电流环的输出电压来调节电机转速；

所述速度耦合反馈环包括速度耦合PID控制器，对双电机的速度进行跟踪，加快速度调节的反应速度，减少速度的偏差，间接减少位置累积误差，进行速度同步；

所述位置耦合反馈环包括位置耦合PID控制器，对双电机输出位置跟踪，对位置参数的耦合，间接加快速度调节的反应速度，减少速度的偏差，进而减少位置累积误差，进行位置同步。