一種多電機消隙驅動控制系統技術方案

本實用新型專利技術公開了一種多電機消隙驅動控制系統。該系統中交流電源通過整流模塊分別接入每條電機支路的驅動模塊，且整流模塊分別通過第一電流、電壓傳感器接入信號采集與調理模塊，每條電機支路中驅動模塊接入電機并通過第二電流傳感器接入信號采集與調理模塊、電機通過第二位置傳感器接入信號采集與調理模塊；齒輪與電機的轉軸固定相接，各個齒輪均與輸出軸嚙合；輸出軸通過第一位置傳感器接入信號采集與調理模塊，信號采集與調理模塊接入DSP芯片，DSP芯片分別通過信號隔離輸出模塊接入各條電機支路的驅動模塊，上位機通過CAN總線模塊向DSP芯片發送位置控制信息，通過各條電機支路的驅動模塊控制電機及齒輪的運轉從而調整輸出軸的轉動并消除齒輪傳動過程中的齒隙。（*該技術在2024年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
一種多電機消隙驅動控制系統
本技術涉及電機驅動控制的消除齒隙
，特別是一種多電機消隙驅動控制系統。
技術介紹
隨著科技的進步，電機作為系統的最終執行元件，在各個領域已經得到了廣泛的應用，同時，人們對電機的控制精度也提出了更高的要求。在高精度控制領域，伺服系統得至IJ 了廣泛的應用，這主要是基于伺服系統良好的控制性能。在伺服系統中，伺服電機常使用齒輪進行傳動功率，然而在齒輪傳動過程中，不可避免的會存在齒側間隙一齒隙，這對伺服系統的控制精度造成了嚴重的影響。為了消除齒隙，傳統的方法包括機械消隙控制和電消隙控制。機械消隙控制是在傳動齒輪之間通過增加彈簧，實現消隙控制，該方法只能實現小功率的傳動消隙，且不利于應對系統傳動突變的情況。電消隙控制中常采用多速度環多電流環控制技術，該控制方法不能保證系統中各個環路的冋步控制，系統的可罪性存在缺陷。
技術實現思路
本技術的目的在于提供一種能夠高效、精確地消除齒輪傳動過程中齒隙的多電機消隙驅動控制系統。實現本技術目的的技術解決方案為:一種多電機消隙驅動控制系統，包括交流電源、整流模塊、第一電流傳感器、第一電壓傳感器、上位機、DSP控制系統、第一位置傳感器和多條電機支路，其中每條電機支路均包括驅動模塊、第二電流傳感器、電機、齒輪和第二位置傳感器，DSP控制系統包括DSP芯片、CAN總線模塊、信號采集與調理模塊和信號隔離輸出模塊；所述交流電源接入整流模塊，整流模塊的輸出端分別接入每條電機支路的驅動模塊，且整流模塊分別通過第一電流傳感器、第一電壓傳感器接入信號采集與調理模塊，每條電機支路中驅動模塊的輸出端接入該條支路中的電機輸入端,驅動模塊輸出端通過第二電流傳感器接入信號采集與調理模塊，電機通過第二位置傳感器接入信號采集與調理模塊，齒輪與電機的轉軸固定相接；各個齒輪均與輸出軸嚙合；輸出軸通過第一位置傳感器接入信號采集與調理模塊，信號采集與調理模塊接入DSP芯片，DSP芯片分別通過信號隔離輸出模塊接入各條電機支路的驅動模塊，上位機通過CAN總線模塊與DSP芯片相連接；上位機向DSP芯片發送位置控制信息，DSP芯片根據位置控制信息向各條電機支路發送控制信號，通過各條電機支路的驅動模塊控制電機及齒輪的運轉，從而調整輸出軸的轉動。本技術與現有技術相比，其顯著優點在于:(1)利用高性能微處理器構造出多個數字化控制模塊，對整個消隙控制和驅動控制實施數字化控制，從而獲得高精度的伺服控制。(2)構造出位置控制環、速度控制環、電流控制環和消隙控制環，多個環路共同作用，實現系統消隙驅動控制的高可靠性。(3)對于大負載的情況，可以通過增加多個電機支路，實現高功率大負載的有效控制。(4)系統采用同一位置控制環、速度控制環和消隙控制環，可以有效實現多條電機支路的同步控制及驅動控制系統的消隙控制。【附圖說明】圖1是多電機消隙驅動控制系統的雙電機消隙驅動控制系統整體結構圖。圖2是多電機消隙驅動控制系統的雙電機消隙驅動控制系統原理示意圖。圖3是多電機消隙驅動控制系統的雙電機消隙驅動控制方法流程圖。【具體實施方式】下面結合附圖及具體實施例對本技術作進一步詳細說明。結合圖1，本技術多電機消隙驅動控制系統，包括交流電源、整流模塊、第一電流傳感器、第一電壓傳感器、上位機、DSP控制系統、第一位置傳感器和多條電機支路，其中每條電機支路均包括驅動模塊、第二電流傳感器、電機、齒輪和第二位置傳感器，DSP控制系統包括DSP芯片、CAN總線模塊、信號采集與調理模塊和信號隔離輸出模塊；所述交流電源接入整流模塊，整流模塊的輸出端分別接入每條電機支路的驅動模塊，且整流模塊分別通過第一電流傳感器、第一電壓傳感器接入信號采集與調理模塊，每條電機支路中驅動模塊的輸出端接入該條支路中的電機輸入端,驅動模塊輸出端通過第二電流傳感器接入信號采集與調理模塊，電機通過第二位置傳感器接入信號采集與調理模塊，齒輪與電機的轉軸固定相接；各個齒輪均與輸出軸嚙合；輸出軸通過第一位置傳感器接入信號采集與調理模塊，信號采集與調理模塊接入DSP芯片，DSP芯片分別通過信號隔離輸出模塊接入各條電機支路的驅動模塊，上位機通過CAN總線模塊與DSP芯片相連接；上位機向DSP芯片發送位置控制信息，DSP芯片根據位置控制信息向各條電機支路發送控制信號，通過各條電機支路的驅動模塊控制電機及齒輪的運轉，從而調整輸出軸的轉動。所述各條電機支路中電機的轉軸、齒輪和第二位置傳感器同軸。所述電機支路的條數為偶數。所述信號采集與調理模塊包括順次相連的穩壓濾波電路、偏置電壓電路和比例調整電路，穩壓濾波電路穩定傳感器的輸出信號，偏置電壓電路將傳感器的輸出信號轉換為比例調整電路能夠處理的范圍，比例調整電路將信號調整為DSP芯片能夠接收的范圍。本技術多電機消隙驅動控制系統，各個硬件的功能如下:所述整流模塊將交流電源提供的交流電整流為驅動模塊可以使用的直流電；所述第一電壓傳感器用于檢測整流模塊的輸出電壓；所述驅動模塊由信號隔離輸出模塊控制后用于驅動電機的運行；所述第一電流傳感器用于檢測整流模塊的輸出電流，第二電流傳感器用于檢測驅動模塊的輸出電流；所述電機用于拖動齒輪進行運轉；所述第一位置傳感器用于檢測電機的位置信息，第二位置傳感器用于檢測輸出軸的位置信息；所述信號采集與調理模塊用于接收各個電流傳感器、電壓傳感器、位置傳感器的輸出值；所述齒輪用于拖動輸出軸進而拖動負載的運行；所述上位機通過CAN總線模塊與DSP芯片進行通信，對系統進行控制并實時顯示系統運行結果。結合圖2，本技術多電機消隙驅動控制系統的工作原理如下:將DSP控制系統、驅動模塊、電機及其齒輪作為多電機消隙驅動控制系統基本組成單元，與輸出軸的第一位置傳感器、位置控制模塊組成整個系統的閉環控制，用于實現該伺服系統的高精度位置控制；電流控制模塊、驅動模塊、第二電流傳感器組成系統的電流控制環用于實現系統內部電流的閉環控制；消隙控制模塊、電流控制模塊、驅動模塊、電機、第二位置傳感器組成系統的消隙控制環，用于實現系統齒隙的消除；速度控制模塊、電流控制模塊、驅動模塊、電機、第二位置傳感器、速度計算模塊組成系統的速度控制環，位置控制模塊通過速度控制環實現系統的位置控制。結合圖3，本技術多電機消隙驅動控制方法，包括以下步驟:步驟I，系統初始化，包括驅動模塊的控制信號初始化，將DSP芯片與上位機建立通訊，并在DSP芯片中建立位置控制模塊、速度控制模塊、速度計算模塊、消隙控制模塊和電流控制模塊；[0021 ] 步驟2，DSP芯片中的位置控制模塊接收上位機通過CAN總線模塊發送來的期望位置信號，同時位置控制模塊讀取第一位置傳感器返回的輸出軸的位置信息，位置控制模塊根據期望位置信號和輸出軸的位置信息得到速度控制信號，并將該速度控制信號發送至速度控制模塊；步驟3，速度計算模塊將各條電機支路中第二位置傳感器獲得的電機位置信息轉換為電機轉動的速度值，并將該電機轉動的速度值輸入速度控制模塊；步驟4，速度控制模塊根據步驟2所得速度控制信號與步驟3所得電機轉動的速度值，得到速度控制模塊對電流控制模塊的電流控制信號；步驟5，消隙控制模塊通過第二位置傳感器獲得電機的位置信息，得到消隙控制模塊對電流控制模塊的電本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種多電機消隙驅動控制系統，其特征在于，包括交流電源、整流模塊、第一電流傳感器、第一電壓傳感器、上位機、DSP控制系統、第一位置傳感器和多條電機支路，其中每條電機支路均包括驅動模塊、第二電流傳感器、電機、齒輪和第二位置傳感器，DSP控制系統包括DSP芯片、CAN總線模塊、信號采集與調理模塊和信號隔離輸出模塊；所述交流電源接入整流模塊，整流模塊的輸出端分別接入每條電機支路的驅動模塊，且整流模塊分別通過第一電流傳感器、第一電壓傳感器接入信號采集與調理模塊，每條電機支路中驅動模塊的輸出端接入該條支路中的電機輸入端，驅動模塊輸出端通過第二電流傳感器接入信號采集與調理模塊，電機通過第二位置傳感器接入信號采集與調理模塊，齒輪與電機的轉軸固定相接；各個齒輪均與輸出軸嚙合；輸出軸通過第一位置傳感器接入信號采集與調理模塊，信號采集與調理模塊接入DSP芯片，DSP芯片分別通過信號隔離輸出模塊接入各條電機支路的驅動模塊，上位機通過CAN總線模塊與DSP芯片相連接；上位機向DSP芯片發送位置控制信息，DSP芯片根據位置控制信息向各條電機支路發送控制信號，通過各條電機支路的驅動模塊控制電機及齒輪的運轉，從而調整輸出軸的轉動。...

【技術特征摘要】
1.一種多電機消隙驅動控制系統，其特征在于，包括交流電源、整流模塊、第一電流傳感器、第一電壓傳感器、上位機、DSP控制系統、第一位置傳感器和多條電機支路，其中每條電機支路均包括驅動模塊、第二電流傳感器、電機、齒輪和第二位置傳感器，DSP控制系統包括DSP芯片、CAN總線模塊、信號采集與調理模塊和信號隔離輸出模塊； 所述交流電源接入整流模塊，整流模塊的輸出端分別接入每條電機支路的驅動模塊，且整流模塊分別通過第一電流傳感器、第一電壓傳感器接入信號采集與調理模塊，每條電機支路中驅動模塊的輸出端接入該條支路中的電機輸入端，驅動模塊輸出端通過第二電流傳感器接入信號采集與調理模塊，電機通過第二位置傳感器接入信號采集與調理模塊，齒輪與電機的轉軸固定相接；各個齒輪均與輸出軸嚙合；輸出軸通過第一位置傳感器接入信號采集與調理模塊，信號采集與調理模塊接入DSP...

【專利技術屬性】
技術研發人員：郭健，吳益飛，袁路，陳慶偉，章偉，馬妍平，李福，胡楠，
申請(專利權)人：南京理工大學，
類型：新型
國別省市：江蘇;32