双电机消隙原理

双电机消隙就是两个电机通过齿轮与赤道仪的主齿轮啮合，并按双电机消隙控制曲线进行驱动（不要小看这条曲线，据说还是尼克松访华时带来的礼物之一呢！密云天线采用的是四电机消隙，有点不同。），从图中可看到，永远不会出现两个电机输出转矩同时为零的情况，即任何时候两个电机至少有一个会对主齿轮施加不为零的转矩，在此转矩的作用下，主齿轮的运动间隙就不可能存在。当然，此转矩必须大于转动链本身的摩擦力矩。

在实际消隙方式下，当系统需要的输出合力矩为零（静止）时，两通道电机的电枢电流为±Io（消隙偏置电流），其输出力矩大小相等方向相反；当系统需要的输出合力矩增加时，两通道电机的电枢电流随图二的曲线变化，其中一个通道的输出力矩将继续增加，另一个通道的输出力矩逐渐减小至零再增加，由阻力源变为动力源

这样描述可能不是很好理解，大家可以理解为两个电机与主齿轮啮合时，一个是前齿面接触，另一个是后齿面接触，正转是由前齿面接触的齿轮出力，而反转时由后赤面接触的齿轮出力，这样一来就不会出现间隙了。当然在实际工作中，两个齿轮都出力的，一个力大，另一个力小而已，它们的力矩方向都是运动方向，只是力大的前赤面接触，力小的后齿面接触。注意，这里提到的是力矩控制，不要理解为速度，它们的速度是相同的。

上面简单的介绍了一下消隙控制的原理，赤道仪采用消隙控制的话，实现GOTO功能就简单多了，大家感兴趣的话，可以一起讨论一下。由于步进电机的工作原理，进行力矩控制比较麻烦，所以我采用的是同步电机驱动，如果需要，下次我讲讲步进电机和同步电机驱动方面的内容。"

浅谈赤道仪控制技术（一）消隙系统

(这条文章已经被阅读了3296次) 时间：2004/10/22 09:24pm来源：glyangjun

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现在见到很多爱好者都在抱怨自己的赤道仪精度不够，简单的电跟也没有GOTO功能，恰好我现在正在开发密云水库50米射电望远镜的运动控制系统，就把我接触到的一些东西拿出来和大家聊聊。希望对大家DIY有一点帮助，更希望有高手能指点一二。

大家都知道，目前广大爱好者手中使用的赤道仪都采用蜗轮蜗杆组传动的，两个齿轮在啮合时只有前齿面是接触的，否则后齿面会因为摩擦而损耗，严重时传动都不能正常进行。由于两齿轮啮合时，后齿面存在间隙，在反转时势必会出现空程，而普通的电跟采用步进电机开环驱动，没有必要的位置反馈部件，所以在正转若干步再反转同样步数时，天望不能指回原先的位置。在这种情况下，要实现GOTO功能是不可能的，我见过一些文章提到，在调试赤道时，事先进行正反转操作，采集到赤道仪的间隙步数，之后利用软件进行补偿，以实现GOTO功能。但赤道仪的间隙是不确定的，锁定操作或温度，都有可能改变赤道仪的间隙，经常性的调整很麻烦，而且软件还要跟上。其实彻底解决的办法就是把赤道仪的运动控制系统（是不是称谓有点夸张？！其实就是电跟啦！）改成闭环控制，并且采用双电机消隙控制。

先讲讲消隙控制是怎么回事吧。双电机消隙就是两个电机通过齿轮与赤道仪的主齿轮啮合，并按双电机消隙控制曲线进行驱动（不要小看这条曲线，据说还是尼克松访华时带来的礼物之一呢！密云天线采用的是四电机消隙，有点不同。），从图中可看到，永远不会出现两个电机输出转矩同时为零的情况，即任何时候两个电机至少有一个会对主齿轮施加不为零的转矩，在此转矩的作用下，主齿轮的运动间隙就不可能存在。当然，此转矩必须大于转动链本身的摩擦力矩。

在实际消隙方式下，当系统需要的输出合力矩为零（静止）时，两通道电机的电枢电流为±Io（消隙偏置电流），其输出力矩大小相等方向相反；当系统需要的输出合力矩增加时，两通道电机的电枢电流随图二的曲线变化，其中一个通道的输出力矩将继续增加，另一个通道的输出力矩逐渐减小至零再增加，由阻力源变为动力源。

这样描述可能不是很好理解，大家可以理解为两个电机与主齿轮啮合时，一个是前齿面接触，另一个是后齿面接触，正转是由前齿面接触的齿轮出力，而反转时由后赤面接触的齿轮出力，这样一来就不会出现间隙了。当然在实际工作中，两个齿轮都出力的，一个力大，另一个力小而已，它们的力矩方向都是运动方向，只是力大的前赤面接触，力小的后齿面接触。注意，这里提到的是力矩控制，不要理解为速度，它们的速度是相同的。

上面简单的介绍了一下消隙控制的原理，赤道仪采用消隙控制的话，实现GOTO功能就简单多了，大家感兴趣的话，可以一起讨论一下。由于步进电机的工作原理，进行力矩控制比较麻烦，所以我采用的是同步电机驱动，如果需要，下次我讲讲步进电机和同步电机驱动方面的内容。