[发明专利]一种数控系统双驱动闭环控制算法

说明书

本发明涉及一种数控系统双驱动闭环控制算法，其主要技术特点是：设双驱电机驱动的坐标轴为X轴，分别计算两个电机的最大速度阶跃值；计算X轴的位置差值及两个电机从位置差值；计算X轴的最大加速度；计算X轴的期望速度及两个电机的当前伺服周期内的期望速度、当前伺服周期内的误差值和误差变化量；根据前一个伺服周期内的反馈速度，分别修正两个电机当前伺服周期内的期望速度，最终计算得到两个电机输出期望值。本发明设计合理，其通过求解x轴的总体的调节数据之后，而后再与各自两个电机的调节数据相加所得从而得到两个电机的输出期望值，解决了现有双驱同步调节算法复杂性问题，具有调节容易、适用性强、算法简单、运行效率高等特点。

技术领域

本发明属于数控系统运动控制技术领域，尤其是一种数控系统双驱动闭环控制算法。

背景技术

目前，在运动系统控制系统的双驱闭环控制通常采用双pid算法，双pid算法内部包括调节、计算方法比较麻烦，并且对于双驱结构的运动耦合方面，有些因素可以直接忽略不予考虑，有些因素则需要加入进去，利用模糊算法等智能算法在双驱各自pid调节之上再进行一个糅合控制，整体而言，整个过程对于安装、调试人员水平要求较高。

在机床控制领域，双轴或多轴同步控制应用越来越广泛，如动梁式龙门铣床的横梁升降控制，龙门框架移动式加工中心的龙门框架移动控制，一些压力加工设备为保证对加工的大型工件均匀加压，避免移动机构运动受阻被卡，加工件加压的过程中用双轴或多轴电液伺服进行同步控制等。虽然在这些情况下可以采用单电动机通过锥齿轮等机械机构驱动双边的方案，但是传动机构复杂、间隙较大，容易造成闭环控制系统的不稳定，而且运行噪声大，维护困难。此外，若用于负载转动惯量较大的场合，由于传动效率低，必然要选用功率很大的电动机，仅仅从经济性来考虑，这个方案就不太理想。

一般情况下，各种负载台是通过丝杆进行力矩的传递的，如果采用单轴驱动，限于机床机械结构的影响，丝杆往往位于滑台的一侧而使负载台的重心与丝杆不在同一平面内，当丝杆跟负载台的重心不在同一点时，丝杆除了传动必须的轴向力矩外，还受到了额外的弯矩，这样会严重减少丝杆的使用寿命。使用双轴驱动时，丝杆位于负载台两侧对称放置，这样丝杆上产生的额外弯矩就会互相抵消，可以提高丝杆的使用寿命。因此采用两个电动机双边驱动是比较理想的方案，随之而来就产生了双轴同步控制的问题。

德国的西门子公司、法国的NUM公司以及日本的FUNNC等公司产品能够实现双轴的同步控制功能，并在实用中取得了一定的效果。比较典型的机型有20世纪90年代推出的西门子840D/810D，法国的NUM1040M以及日本FANUC的FANUC-15i。它们通过对参数的设置，来确定需要同步的双轴以及双轴的主从之分，并且通过设置参数来给定双轴不同步的最大极限值以此来保护机床。但是，其双轴同步误差的补偿值计算是在数控系统内完成的，这就需要数控系统分出额外的能力来处理反馈回来的数据，给系统带来了一定的负担。在数控系统资源日益紧张的今天，利用系统资源来解决同步的补偿显然是不合适的。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术存在的不足，提供一种设计合理、控制灵活且适用性强的数控系统双驱动闭环控制算法。

本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种数控系统双驱动闭环控制算法，包括以下步骤：

步骤1、设双驱电机驱动的坐标轴为X轴，分别计算两个电机的最大速度阶跃值ΔV_{x_1}、ΔV_{x_2}；

步骤2、计算X轴的位置差值S_{c+1_x_total}及两个电机从位置差值S_{c+1_x-1}、S_{c+1_x-2}；

步骤3、计算X轴的最大加速度ΔV_{x_total}；