[发明专利]无线网络下的多电机分布式控制系统及多电机分布式控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电机控制系统和电极控制方法，特别是涉及一种多电机分布式控制的系统和方法，应用于电机控制技术领域。

背景技术

电动机控制技术是伺服驱动控制的核心。从发展的历程来看，电动机控制技术与电动机、大功率器件、微电子器件、传感器、微型计算机以及控制理论的发展密切相关。通过微机控制，可使电机的调速性能有很大的提高，使复杂的矢量控制与直接转矩控制得以实现，大大简化了硬件，降低了成本，提高了控制精度，还能具有保护、显示、故障监视、自诊断、自调试及自复位等功能。另外，改变控制策略、修正控制参数和模型也变得简单易行，这样就大大提高了系统的柔性、可靠性及实用性。

近几年，在先进的数控交流伺服系统中，多家公司都推出了专门用于电机控制的DSP和FPGA芯片，能迅速完成系统速度环、电流环以及位置环的精密快速调节和复杂的矢量控制。 同时，现场总线技术和工业以太网技术快速发展，并因其具有灵活的控制方式、信息共享和低成本等特点，被广泛应用于复杂的控制系统中，构成网络化运动控制系统结构。

传统的运动控制系统运动自由度有限，一般由一个控制器控制有限多个驱动器和电机即可满足要求，一般一般由一个控制器控制的电机数目小于8个，且运动控制系统结构固定，因此通常采用有线连接方式进行系统测控信息传递。但随着运动控制系统复杂程度增加、运动部件增多，复杂系统的控制轴数目可能非常多，甚至达到上百个,并且当运动控制系统的拓扑结构存在经常变动的可能性时，传统运动控制系统很难适应上述要求，即使采用总线方式，其系统仍会过于复杂而难以保证系统可靠性。

而集中式的网络化控制结构可靠性高，但具有固定的网络结构使其不易扩展，并且对网络带宽也有较高的要求。与之相反，采用分布式网络控制结构而可方便扩展，控制系统灵活性增强，对网络带宽的要求也有所降低。而且在多轴运动控制场合，比如印刷机械、包装机械等领域，随着轴数的增多，集中式的控制结构己经不能适应控制要求。

目前，将运动控制技术、嵌入式技术与网络技术结合还未见文献报道，基于无线网络的嵌入式运动控制技术研究，在国内外尚处于研究阶段，各方面的性能尚不够稳定和成熟。对于运动控制系统所采用的主流技术一般是基于DSP+FPGA结构，充分利用DSP在实现复杂运动控制算法的强大能力和FPGA高速的逻辑处理能力，还主要是单纯构建运动控制系统的运动控制器。EtherCAT作为一种高速高实时性的工业以太网协议技术，目前己成为工控领域的主流，深入研究EtherCAT网络通信技术并将其引进运动控制系统并构建新一代无线网络运动控制系统具有重要的研究意义和实用价值，但当前在多电机分布式控制系统中还未引入。

发明内容

为了解决现有技术问题，本发明的目的在于克服已有技术存在的不足，提供一种无线网络下的多电机分布式控制系统及多电机分布式控制方法，电机驱动系统通过无线网络交换控制命令和电机状态等信息，针对复杂的多电机大系统可以有效地降低系统构建的复杂程度、提高系统稳态精度和鲁棒性，并且易于在线修改系统拓扑结构，并可以根据实际需要动态匹配、优化系统结构和控制性能。

为达到上述发明创造目的，本发明采用下述技术方案：