[发明专利]一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台、控制系统及方法

权利要求书

1.一种双侧同步驱动的高精度龙门滑台的控制方法，其特征在于，包括双侧同步驱动的高精度龙门滑台，双侧同步驱动的高精度龙门滑台包括底座台、水平双侧同步驱动的X轴滚珠丝杆导轨(6)、X轴1号电机(1-1)及X轴1号电机(1-1)的伺服驱动器、X轴2号电机(1-2)及X轴2号电机(1-2)的伺服驱动器、龙门滑台、双侧立柱、双侧同步驱动的Z轴滚珠丝杆导轨(8)，Z轴1号电机(2-1)及Z轴1号电机(2-1)的伺服驱动器、Z轴2号电机(2-2)及Z轴2号电机(2-2)的伺服驱动器、横梁、Y轴滚珠丝杆导轨(7)、Y轴伺服电机及Y轴伺服驱动器、主轴及主轴刀具(10)、X轴同步控制单元、Z轴同步控制单元、三坐标数控系统，所述X轴1号电机(1-1)和X轴2号电机(1-2)从双侧同步驱动龙门滑台沿着X坐标方向运动、所述Z轴1号电机(2-1)和Z轴2号电机(2-2)从双侧同步驱动横梁沿着Z坐标方向运动、所述Y轴滚珠丝杆导轨(7)沿着横梁固定，主轴及主轴刀具(10)连接在Y轴滚珠丝杆导轨(7)的滑块(5)上，Y轴伺服电机驱动主轴及主轴刀具(10)沿着Y坐标方向运动，所述X轴1号电机(1-1)和X轴2号电机(1-2)的输出轴上安装有光电脉冲编码器，X轴1号电机(1-1)和X轴2号电机(1-2)的输出轴上的光电脉冲编码器连接到各自的伺服驱动器的反馈输入端口，同时还连接到X轴同步控制单元的反馈输入口，所述Z轴1号电机(2-1)和Z轴2号电机(2-2)的输出轴上安装有光电脉冲编码器，Z轴1号电机(2-1)和Z轴2号电机(2-2)的输出轴上的光电脉冲编码器连接到各自的伺服驱动器的反馈输入端口，同时还连接到Z轴同步控制单元的反馈输入口，所述Y轴伺服电机的输出轴上安装有光电脉冲编码器，Y轴伺服电机的输出轴上的光电脉冲编码器只连接到Y轴伺服驱动器的反馈输入接口，所述X轴同步控制单元分别与X轴1号电机(1-1)的伺服驱动器和X轴2号电机(1-2)的伺服驱动器相连接，所述Z轴同步控制单元分别与Z轴1号电机(2-1)的伺服驱动器和Z轴2号电机(2-2)的伺服驱动器相连接，X轴1号电机(1-1)的伺服驱动器和X轴2号电机(1-2)的伺服驱动器均按转矩控制模式工作，由X轴同步控制单元统一控制，X轴同步控制单元包含一个位置控制器和两个速度控制器及一个平衡反馈补偿模块，实现X轴1号电机(1-1)与X轴2号电机(1-2)的速度同步和位置同步，Z轴1号电机(2-1)的伺服驱动器和Z轴2号电机(2-2)的伺服驱动器均按转矩控制模式工作，由Z轴同步控制单元统一控制，Z轴同步控制单元包含一个位置控制器和两个速度控制器及一个平衡反馈补偿模块，实现Z轴1号电机(2-1)与Z轴2号电机(2-2)的速度同步和位置同步；在X轴和Z轴坐标方向上，均有两台伺服电机从两侧驱动平行的滚珠丝杆，使龙门滑台运动，同一坐标方向的两台伺服电机的伺服驱动器由一个同步控制单元统一控制，所述同步控制单元接收数控系统通过CAN总线发送的位置进给命令，根据位置进给指令和两台伺服电机轴上的光电脉冲编码器的反馈信号，完成双伺服电机的同步控制运算，所述同步控制运算包括以下步骤：

S1：接收X轴1号电机(1-1)轴上的光电脉冲编码器和X轴2号电机(1-2)轴上的光电脉冲编码器的反馈信号，输入到平衡反馈补偿模块，得到位置反馈信号Pf，X轴1号电机(1-1)的速度反馈信号Vf₁，X轴2号电机(1-2)的速度反馈信号Vf₂；

S2：接收三坐标数控系统发送的进给命令P_CMD，并与位置反馈信号Pf相减，得到位置跟随误差，在位置控制器中实现位置控制运算得到速度控制命令V_CMD；

S3：以速度控制命令V_CMD与X轴1号电机(1-1)的速度反馈信号Vf₁相减，得到X轴1号电机(1-1)的速度偏差，在X轴1号电机(1-1)的速度控制器中实现速度控制运算，得到X轴1号电机(1-1)的转矩控制命令，发送到X轴1号电机(1-1)的伺服驱动器；

S4：以速度控制命令V_CMD与X轴2号电机(1-2)的速度反馈信号Vf₂相减，得到X轴2号电机(1-2)的速度偏差，在X轴2号电机(1-2)的速度控制器中实现速度控制运算，得到X轴2号电机(1-2)的转矩控制命令，发送到X轴2号电机(1-2)的伺服驱动器。