[发明专利]弧面分度凸轮机构机电装置及控制方法

说明书

1.技术领域

本发明属于机电一体化领域，特别涉及一种用于弧面分度凸轮机构的机电装置及控制方法。

2.背景技术

弧面分度凸轮机构是一种间歇运动机构，由于它的加减速运动规律、制造和装配误差以及电机机械特性等因素，形成大幅度周期变化的负载，严重影响了执行机构的定位精度，运行过程中还存在着严重的冲击与振动。如何提高整个机构的传动精度成为目前空间弧面分度凸轮机构研究领域的研究重点和难点，目前对弧面分度凸轮机构的研究主要集中在通过改变弧面分度凸轮的轮廓曲线、滚子形状和凸轮机构的机械传动部分来达到优化传动精度的目的，但效果很不理想。

3.发明内容

本技术发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种解决弧面分度凸轮机构传动中定位精度低、存在冲击和振动现象的弧面分度凸轮机构机装置及控制方法。

本发明是通过以下方式实现的：

弧面分度凸轮机构机电装置：包括电动机、弧面分度凸轮箱、联轴器和底座；其特征是：它还包括位置编码器，控制器，电动机为伺服电动机；位置编码器安装在电动机尾部，通过连接线与控制器相连，电动机通过联轴器连接弧面分度凸轮箱，电动机和弧面分度凸轮箱固定在底座上。

上述弧面分度凸轮机构机电装置的控制方法，其特征如下：

1、控制器分别从位置编码器和电流传感器实时获得电动机的转角和三相电流信息，计算出电动机的励磁电流分量和转矩电流分量，并推算出电动机转速，通过磁通观测得到电动机的磁通；

2、控制器结合弧面分度凸轮机构的周期特点，对反馈回来的电动机的信息，采用滑模扰动观测技术，进行转矩扰动估计和学习，求出补偿控制量；

3、磁链和转速给定值经改进的PID调节器调节后，与补偿控制量一起输入控制器中的非线性解藕控制器，完成转矩扰动动态补偿实时控制，输出经2/3变换后驱动电动机。

本发明将弧面分度凸轮机构与伺服电机作为一个机电系统，通过建立统一的数学模型，根据弧面分度凸轮机构的运动特性，采用机电耦合控制的方法，对负载转矩扰动进行主动补偿控制，改进凸轮机构的传动精度和动态响应特性，达到改进弧面分度凸轮机构性能的目的。

4.附图说明

图1为本发明的结构示意图。图中1为位置编码器，2为电动机，3为连轴器，4为弧面分度凸轮箱，5为底座，6为控制器。

5.具体实施方式

下面结合附图，对本发明做详细说明：

弧面分度凸轮机构机电装置：电动机2通过联轴器3连接弧面分度凸轮箱4，电动机2和弧面分度凸轮箱4固定在底座5上，位置编码器[1]安装在电动机的尾部。控制器6与电动机和编码器相连。

控制器6由微处理器TMS320F240、程序存储器、接口电路、霍尔电流传感器、功率驱动及IPM功率模块和控制软件组成，控制器可以通过离线编程或固化程序输入或修改控制方案。

控制器6分别从位置编码器和电流传感器实时获得电动机2的转角和三相电流信息，采用滑模扰动观测技术，求出补偿控制量。磁链和转速给定值经改进的PID调节器调节后，与补偿控制量一起输入非线性解藕控制器，完成转矩扰动动态补偿实时控制，输出经2/3变换后驱动电动机。