[发明专利]一种刚柔耦合多电机系统

说明书

本发明公开了一种刚柔耦合多电机系统，包括上位机、主控制器、电机驱动器一、扭矩传感器一、电机一、编码器一、电机二、编码器二、扭矩传感器二、电机驱动器二、驱动滚筒二、张力传感器、皮带、驱动滚筒一、刚性联轴器、扭矩传感器三、电机三、编码器三、电机驱动器三、连接轴、信号线，两台电机采用刚性同轴联结，实现两台电机之间的刚性耦合联结；两台电机采用两端皮带联结，实现两台电机之间的刚柔耦合联结，本发明同时实现了两端驱动带式输送机和双电机同轴联结的物理实验研究。

技术领域

本发明涉及一种刚柔耦合多电机实验系统，属于机电控制领域。

背景技术

在工业中，对于一些电机驱动的大惯量负载，如水泥窑、造纸机、带式输送机等，为了增加系统结构的灵活性、减小电机体积、减少能耗，常常采用两台或多台电机协同驱动。在具有耦合关系的多电机系统中，各电机单元能否安全可靠地运行，直接影响到整个运动体的生产效率和产品质量，甚至还会影响生产安全。所以，研究多电机系统具有重要的学术价值和广泛的应用背景。

目前，多电机系统根据其耦合方式可分为无物理联接、刚性物理联接、柔性物理联接和刚柔耦合混合联结等。当前对多电机协调控制结构的研究，有并行控制、主从控制、交叉耦合控制、虚拟主轴控制、相邻交叉耦合控制等。当前对多电机控制算法的研究，有解耦控制、自适应控制、模型预测控制、智能控制、模糊PID控制和神经网络控制等控制方法，仿真显示这些控制策略多电机系统中，多电机协调运行效果良好。可是这些方法大都停留在理论层面上，没有经过实践的验证。

发明内容

发明目的：为了研究刚柔耦合多电机系统使用不同协调控制算法的实验效果，突破以往实验成本高、系统适用性差的问题，本发明提出了一种空间占用小、操作方便、实时检测、结构简单、成本低廉、在线修改参数、安全性高，能进行多种控制算法验证的刚柔耦合多电机系统。

技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种刚柔耦合多电机系统，包括上位机、主控制器、电机驱动器一、扭矩传感器一、电机一、编码器一、电机二、编码器二、扭矩传感器二、电机驱动器二、驱动滚筒二、张力传感器、皮带、驱动滚筒一、刚性联轴器、扭矩传感器三、电机三、编码器三、电机驱动器三、连接轴、信号线，其中，所述电机驱动器一、编码器一安装在电机一上，所述扭矩传感器一与电机一转轴固定连接；所述电机驱动器二、编码器二安装在电机二上，所述扭矩传感器二与电机二转轴固定连接，所述扭矩传感器二与驱动滚筒二的驱动轴固定连接；所述电机驱动器三、编码器三安装在电机三上，所述扭矩传感器三与电机三转轴固定连接，所述扭矩传感器三与刚性联轴器固定连接，所述驱动滚筒一驱动轴的一端与扭矩传感器一固定连接，所述驱动滚筒一驱动轴的另一端通过连接轴与刚性联轴器固定连接；所述驱动滚筒一、驱动滚筒二通过皮带传动连接；所述张力传感器安装在皮带上；所述电机驱动器一、扭矩传感器一、编码器一、编码器二、扭矩传感器二、电机驱动器二、张力传感器、扭矩传感器三、编码器三、电机驱动器三通过信号线与主控制器连接，所述主控制器与上位机通信连接。

优选的：所述扭矩传感器一、扭矩传感器二、扭矩传感器三的测量精度为0.5％。

优选的：所述张力传感器的测量精度±0.3％。

优选的：所述主控制器为DSP控制器。

本发明相比现有技术，具有以下有益效果：

(1)本发明把计算机仿真和实时物理实验结合起来，可以有效地验证控制系统设计的适用性和实用性。

(2)本发明同时实现了多电机不同联结方式的实验。

(3)本发明可以图形化显示各种信号，并可以在线修改控制算法中的参数。

(4)本发明对传感器的测量具有抗干扰能力和自保护功能。