第2期 2018年2月
组合机床与自动化加工技术
Modular Machine Tool & Automatic Manufacturing Technique
文章编号：10012265(2018)02-010005
D0I:10.13462/j.cnki.mmtamt.2018.02.025
No.2 Feb.2018
基于偏差耦合控制的电机同步控制实验研究
张若青，胡俊霞
（北方工业大学机械与材料工程学院，北京100144）
摘要：为了提高双电机同步控制精度，在分析常用的同步控制策略基础上，提出了基于PID参数调节的偏差耦合控制策略。分别在以PXI控制器、NI运动控制卡构建的双伺服电机实验系统与单轴柔性冷弯成型机组的变截面机组上，以图形化编程语言LabVIEW为软件工具，通过大量实验研究，分析比较了不同补偿方式的同步控制策略对伺服系统同步精度的影响，进一步验证了所提出的PID偏差耦合控制策略的合理
性与适用性，提高了双电机同步控制的精度，同时满足了被控对象高精度的要求。关键词：同步控制：偏差耦合控制;LabVIEW；伺服控制
中图分类号：TH39；TG506
文献标识码：A
Motor Synchronous Control Experimental Study Based on Deviation Coupling Control
ZHANG Ruo-qing,HU Jun-xia
( School of Mechanical and Materials Engineering,North China University of Technology,Beijing 100144, China) Abstract: In order to improve the synchronization precision of dual motor, the PID deviation coupling strat-egy is presented based on the analysis of common synchronization control strategy. By lots of experimental researches comparing synchronization precision of different control stategies, the rationality and applicability of the proposed PID deviation coupling strategy has been verified to improve the synchronization precision and satisfy the high control precision demand of the devices. All the experiments are compeleted on the dual servo motors test system and flexsible-rollforming unit respectively ,whose control systems are constructed by
PXI controller and NI motion control card, and graphic programming software LabVIEW. Key words: synchronization control ;deviation coupling control; LabVIEW ;servo control
0引言
在数控机械加工设备中，执行电机的控制精度直接影响加工产品的质量。为了实现复杂曲线及曲面的加工，多轴数控机床逐渐发展起来，并成为数控加工行业研究的热点课题。随着设备中使用电机数目的增加，对各个电机之间运行速度、位移的要求与限制就会增加。比如伺服电机的同步控制，就是指系统中的各台电机根据要求将自身的运行状况与其它电机的运行状况维持某种关系不变，如使系统中所有电机的速度或位移保持相同、或位移维持一个不变的比例系数，或者保持一个固定的差值(]
从国内外多电机同步控制系统结构形式的研究可以看出，目前保持多电机的同步运转常用两种方法，机械方式与电方式。机械方式多指由一台大功率的主电机作为动力源头，通过机械轴、链条、齿轮等刚性联接来实现多轴同步传动。这种控制方式由于机械结构复杂，传动的距离和范围有限，并且机械的长期运转磨损使得整个系统的精度不断下降。电方式同步系统主要
由控制器、驱动器及检测机构组成，这种同步控制系统采用多台电机单独驱动的方式(23)，使各轴之间不再有机械连接，从而得到较高的控制精度和灵活性。电方式同步系统在信息化、数字化、自动化的今天，逐渐显示了其不可替代的地位。
实际上两种同步方式很难完全独立存在。虽然伺服电机采用驱动器单独控制，但是伺服电机与机械对家的联接往往和设计以及需求相关，很难避免相互之间的干扰。本文为提高单轴柔性冷弯成型机的单机组控制精度，分析了双电机的各种同步控制策略，提出了采用PID控制的偏差耦合策略来提高单机组轧辑同步控制精度的方法。
控制策略 1
1.1同步控制
目前常用的电方式同步控制包括并行控制、主从控制、交叉耦合控制、以及偏差耦合控制[45]。
并行控制系统结构如图1所示，是指采用同一指令控制各个子系统，由于不对同步误差进行修正，故对
收稿日期：20170309；修回日期：2017-04-12
作者简介：张若青（1968一）女，黑龙江社丹江人，北方工业大学副教授，博士，研究方向为机电控制及检测技术研究，（E-mail）zhruoq@126.com
方方数据