[发明专利]一种变载荷条件下双驱动垂直升降伺服系统的同步控制方法

说明书

本发明公开了一种用于变载荷条件下双驱动垂直升降伺服系统的同步控制方法。用于改善双驱动垂直升降伺服系统在负载可变的前提条件下的轨迹跟踪及精度以及双边伺服系统之间的同步性能，加强整个系统的鲁棒性，不受外界环境的干扰以及系统结构内部的不确定因素的影响。该方法主要包括三个部分，第一部分对一般的伺服电机+减速器+齿轮传动系统的动力学数学模型进行了概述，第二部分将PID控制方法的优势以及全局滑模控制方法的特点相结合从而改善单伺服驱动系统的抵抗外界干扰以及内部结构不确定性的影响的能力。第三部分引入了交差耦合的控制策略在PID以及全局滑模控制方法的基础上进一步完善双边伺服系统之间的同步性能。因此整个双驱动垂直升降伺服系统的动态性能以及同步性得到了保证。

技术领域

本发明涉及一种双驱动伺服系统的同步控制领域，特别是涉及到一种变载荷条件下的双驱动垂直升降伺服系统的同步控制方法。

背景技术

随着伺服驱动系统的逐步完善和普及，以及高精度同步位置控制技术的发展，高性能多轴伺服驱动系统近年来在现代制造业得到了广泛的应用，例如应用于电路组装和计算机数控机床的龙门结构。而在众多的多轴伺服驱动系统中，双驱动伺服系统凭借着它的结构简单的特点以及安全可靠的性能在当今现代制造业的发展中最为普遍。更重要的是，双驱动伺服系统不仅能为整个系统提供巨大的推力，而且可以为工作平台提供更大的工作范围。因此，相比于其他类型的多轴伺服驱动系统，双驱动伺服系统更广泛应用于各种高精度，变载荷的场合中。

然后，由于双驱动伺服系统在运动过程中，实际环境中各种未知的干扰以及内部结构不确定的因素的存在，所以其动态性能，位置精度以及单伺服驱动系统间的同步性往往都会有所影响甚至降低。尤其是对于垂直升降类型的高空作业设备来说，其同步性以及轨迹跟踪的精度降低会导致系统运动的稳定性以及安全性，所以，针对这一问题，本发明提出了一种变载荷条件下的同步控制方法从而来减少双驱动垂直升降系统运动过程遭受外界环境的干扰以及不确定因素的影响。

发明内容

本发明旨在解决变载荷条件下双驱动垂直升降伺服系统的同步控制这一问题，提出了一种双驱动同步控制方法，能够保证整个垂直升降系统运动过程中实现高精度的轨迹跟踪以及单伺服系统之间的同步性。该方法包括下述步骤：

步骤1：针对常用的伺服电机+减速机+齿轮齿条传动系统，建立其动力学模型的一般形式。

步骤2：针对单伺服驱动系统，设计了PID+全局滑模控制的控制方法来减少外界环境对伺服驱动系统的干扰从而提高其运动过程中跟踪精度。

步骤3:在保证了单伺服系统运动过程中轨迹跟踪精度的前提条件下，引入了基于两轴位置误差的交差耦合的控制方法来完善单伺服驱动系统间的同步性能。

本发明是一种基于交差耦合的PID以及全局滑模控制的变载荷条件下双驱动同步控制方法，用于高空作业的双驱动垂直升降系统运动的同步控制。发明的核心是通过PID以及全局滑模控制的结合从而减少来自外界环境干扰以及变载荷条件下的结构内部因素不确定的影响，同时通过计算单伺服驱动系统的轨迹跟踪的位置误差并且通过交差耦合控制器的校正从而保证单伺服驱动系统间的同步性能。

附图说明

图1为单伺服驱动系统的传动机构示意图。

图2为变载荷条件下双驱动垂直升降系统的同步控制系统的示意图。

具体实施方式

步骤1：针对常用的伺服电机+减速机+齿轮齿条传动系统，建立其动力学模型的一般形式。如图1所示，考虑到外界环境干扰以及系统内部结构的不确定因素影响，将其一起等效成干扰项，因此可建立动力学数学模型如下：

T_b/T_a＝θ_m/θ＝i