【CN109687772A】一种多轴同步控制方法及系统【专利】

发明内容 [0003] 本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种多轴同步控制 方法及系统。 [0004] 本发明解决上述技术问题的技术方案如下： [0005] 第一方面，本发明提供了一种多轴同步控制方法，该方法包括如下步骤： [0006] 建立虚拟主轴，所述虚拟主轴根据预设的运动曲线运转。 [0007] 获取多个轴的实际均值速度。 [0008] 确定所述虚拟主轴的运转速度与所述实际均值速度之间的差值，根据所述差值确 定目标扭矩，将所述目标扭矩同时发送给分别与多个所述轴对应的多个驱动器。 [0009] 根据所述目标扭矩，多个所述驱动器分别通过电机控制多个所述轴同步运转。 [0010] 第二方面，本发明提供了一种多轴同步控制系统，包括上位机、多个驱动器和多个 电机，所述上位机分别与多个所述驱动器电连接，每个所述驱动器与一个所述电机电连接， 每个所述电机与一个轴连接。 [0011] 所述上位机，用于建立虚拟主轴，所述虚拟主轴根据预设的运动曲线运转，获取多 个 轴的实际 均值速度 ，确定所述虚拟主轴的 运转速度与所述实际 均值速度之间的 差值 ，根 据所述差值确定目标扭矩，将所述目标扭矩同时发送给分别与多个所述轴对应的多个驱动 器。 [0012] 多个所述驱动器，用于根据所述目标扭矩分别通过所述电机控制多个所述轴同步 运转。 [0013] 本发明的多轴同步控制方法及系统的有益效果是：可通过上位机建立虚拟主轴， 虚拟主轴根据预设的 运动曲 线运转 ，运动曲 线可以 是位置曲 线和速度曲 线等 ，可根据需要 进行设定 ，可通过上位机获取多个 轴的 实际 均值速度 ，确定当前虚拟主轴的 运转速度与实 际 均值速度之间的 差值 ，根据该差值 确定的目 标转矩同时 控 制多个 轴同 步运转。通过同时 下发目标转矩至多个驱动器 ，数据传输过程中没有延时 ，能够使多个轴无滞后、无延时的同 步运转，同步精度高，误差小，并且不需改变硬件设备，节省了相应成本。
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权 利 要 求 书
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分，所述D_VAL为所述差值的微分。 9 .根据权利要求8所述的多轴同步控制系统，其特征在于，所述上位机具体用于： 通过EtherCAT总线的PDO通道将所述目标扭矩发送给多个所述驱动器。 10 .根据权利要求6至9任一项所述的多轴同步控制系统，其特征在于，所述驱动器具体
(74)专利代理机构 北京轻创知识产权代理有限 公司 11212
代理人 杨彩兰
(51)Int .Cl . H02P 5/46(2006 .01)
(10)申请公布号 CN 109687772 A (43)申请公布日 2019.04.26
( 54 )发明 名称 一种多轴同步控制方法及系统
( 57 )摘要 本发明涉及一种多轴同步控制方法及系统 ，
用于： 通过调节电流环使与所述驱动器对应的所述电机输出所述目标扭矩，控制与所述电机
对应的所述轴运转。
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一种多轴同步控制方法及系统
技术领域 [0001] 本发明涉及运动控制技术领域，尤其涉及一种多轴同步控制方法及系统。
背景技术 [0002] 多轴同步控制系统中，每个轴均由一个独立的电机带动，为了使多个轴同步运转， 目前常采用主从式同步的方法进行多轴同步控制，主从式同步方法是先根据上位机下发的 目 标速度控 制主轴运转 ，再根据主轴输出的电 流信号来控 制从 轴运转 ，但是这 种方式从 轴 和主轴之间存在通讯延时 ，高速运转时 ，从轴可能无法完全跟随主轴 ，导致控制精度降 低。 虽然可以 通过提高硬件性能来降 低通讯延时 ，但是会极大的 增加相应成本 ，不利于大范围 推广应用。
该方法包括如下步骤 ：建立虚拟主轴 ，所述虚拟 主轴根据预设的运动曲线运转；获取多个轴的实 际均值速度；确定所述虚拟主轴的运转速度与所 述实际均值速度之间的差值，根据所述差值确定 目标扭矩，将所述目标扭矩同时发送给分别与多 个所述轴对应的多个驱动器 ；根据所述目标扭 矩，多个所述驱动器分别通过电机控制多个所述 轴同步运转。本发明的技术方案能够使多个轴无 滞后、无延时的同步运转，同步精度高 ，误差小， 并且不需改变硬件设备，节省了相应成本。
( 19 )中华人民 共和国国家知识产权局
( 12 )发明专利申请
(21)申请号 201910044073 .3
(22)申请日 2019 .01 .17
(71)申请人 武汉菲仕运动控制系统有限公司 地址 430223 湖北省武汉市东湖高新技术 开发区华工科技园创新基地8栋
(72)发明人 周浙天 杨合跃 杜佳成 姚宏杰 陈新波
权利要求书2页 说明书4页 附图2页
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1 .一种多轴同步控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤： 建立虚拟主轴，所述虚拟主轴根据预设的运动曲线运转； 获取多个轴的实际均值速度； 确定所述虚拟主轴的运转速度与所述实际均值速度之间的差值，根据所述差值确定目 标扭矩，将所述目标扭矩同时发送给分别与多个所述轴对应的多个驱动器； 根据所述目标扭矩，多个所述驱动器分别通过电机控制多个所述轴同步运转。 2 .根据权利要求1所述的多轴同步控制方法，其特征在于，所述获取多个轴的实际均值 速度的具体实现为： 分 别获取多个所述 轴的 实际 运转速度 ，确定多个所述实际 运转速度的 平均值 ，所述平 均值为所述实际均值速度。 3 .根据权利要求1所述的多轴同步控制方法，其特征在于，所述根据所述差值确定目标 扭矩的具体实现为： 基于PID算法，根据所述差值确定目标扭矩，所述PID算法的公式为： PID_out＝P_VAL+I_VAL+D_VAL， 其中 ，PID_out为所述目标扭矩 ，P_VAL为所述差值的比 例 ，所述I_VAL为所述差值的 积 分，所述D_VAL为所述差值的微分。 4 .根据权利要求3所述的多轴同步控制方法，其特征在于，所述将所述目标扭矩同时发 送给分别与多个所述轴对应的多个驱动器的具体实现为： 通过EtherCAT总线的PDO通道将所述目标扭矩发送给多个所述驱动器。 5 .根据权利要求1至4任一项所述的多轴同步控制方法，其特征在于，多个所述驱动器 分别通过电机控制多个所述轴同步运转的具体实现为： 多个所述驱动器同时驱动分别与多个所述驱动器对应的多个所述电机，控制分别与多 个所述电 机对应的 多个所述轴同 步运转 ，其中 ，每个所述驱动器通过调节电 流环使对应的 所述电机输出所述目标扭矩，控制与所述电机对应的所述轴运转。 6 .一种多轴同步控制系统，其特征在于，包括上位机、多个驱动器和多个电机，所述上 位机分 别与多个所述驱 动器电 连接 ，每个所述驱 动器与一个所述电 机电 连接 ，每个所述电 机与一个轴连接； 所述上位机，用于建立虚拟主轴，所述虚拟主轴根据预设的运动曲线运转，获取多个轴 的实际 均值速度 ，确定所述虚拟主轴的 运转速度与所述实际 均值速度之间的 差值 ，根据所 述差值确定目标扭矩，将所述目标扭矩同时发送给分别与多个所述轴对应的多个驱动器； 多个所述驱 动器 ，用于根 据所述目 标扭 矩分 别通过所述电 机控 制多个所述 轴同 步运 转。 7 .根据权利要求6所述的多轴同步控制系统，其特征在于，所述上位机具体用于： 分 别获取多个所述 轴的 实际 运转速度 ，确定多个所述实际 运转速度的 平均值 ，所述平 均值为所述实际均值速度。 8 .根据权利要求6所述的多轴同步控制系统，其特征在于，所述上位机具体用于： 基于PID算法，根据所述差值确定目标扭矩，所述PID算法的公式为： PID_out＝P_VAL+I_VAL+D_VAL， 其中 ，PID_out为所述目标扭矩 ，P_VAL为所述差值的比 例 ，所述I_VAL为所述差值的 积