多轴电机控制传动系统.
简析多电机同步控制技术
简析多电机同步控制技术我国现代工业的不断发展与机械自动化技术的不断提高，很多生产场合都无法满足现代工业的发展要求，其电机控制系统要求多台电机共同驱动一台设备运作。
在整个生产过程中，应尽量满足现代工业的发展需求，确保这些电机能够协调运行，所以多电机同步控制技术的应用越来越广泛，这种技术在机械传动系统中，尤其是卷接机组中，可以通过多个电机向多个主要机组，传递其生产需要的动力，这种传动方式是控制方式上的一大创新。
一、多电机同步控制技术为了保证多电机能够实现同步控制，可以通过两种方式：机械方式和电方式。
在同步控制技术应用初期，机械同步控制技术在工业自动化生产中广泛应用。
因为机械控制方式与传动连接十分可靠，这种连接在应用初期得到了广泛应用，但是这种机械控制方式有一些常见的缺点，整个系统智能运用一台电机作为动力输出，所以动力分配到各个单元的动力功率都比较小，很难进行系统同的维修工作，且系统只能获得有效的传动范围[1]。
机械同步控制系统通过齿轮、皮带、链条这些零件进行传动，造成整个系统出现劣迹误差，所以在整个控制过程中，系统的控制精度很容易受到影响。
工作人员在一些精度要求较高的环境，电方式的多电机协调控制更加灵活，拥有更高的精度和稳定性，并能在生产实践中，逐渐被完善。
二、卷接机中同步控制技术的应用流程多电机同步控制技术一般选用YJ27卷接机组，其机械设备结构复杂，且各个鼓轮的转速间应保持精准的比例关系。
现阶段，相关单位采用的是传统的机械式齿轮传动方式对各个鼓轮进行同步控制，从而保证系统精度，对于高速环境下的齿轮，工作人员应为其设置润滑系统，确保整个系统的传动链不会太长，机构系统导致传动造成过大，在连续工作时，造成设备损坏，润滑齿轮箱容易出现漏油，以及传动误差较大等现象，设备的维修量会大幅增加，传动系统速度的波动会影响卷接机的运用功能[2]。
（一）偏差耦合结构控制工作人员以YJ27卷接机组的几个主要的工作鼓轮作为研究对象，并总结这些设备的机械传动关系，得出他们之间的速度比例，然后算出每个鼓轮的负载特点，将与之相对的永磁同步电动机作为这种设备的驱动电机，在一定环境中建立起一个鼓轮的同步控制系统的仿真模型，然后通过这种仿真模型的相关原理，运用改进型屏偏差耦合对结构进行控制，制定模糊滑模控制策略，这也是一种比较理想的控制方法[3]。
电机及其传动系统 原理、控制、建模和仿真
电机及其传动系统原理、控制、建模和仿真电机及其传动系统是现代工业中常见的电力传动装置，其原理、控制、建模和仿真是电机学习的重要内容。
本文将从以下几个方面进行介绍。
一、电机原理：电机是将电能转化为机械能的装置。
按工作原理可以分为直流电机和交流电机两大类。
直流电机以直流电源为动力，通过磁场与电流的相互作用实现转动。
交流电机以交流电源为动力，通过电磁感应原理产生转动力。
电机工作原理涉及到电磁学、电路学和力学等多个学科的知识。
二、电机控制：电机控制是指通过对电机的电流、电压或磁场进行调节，使电机达到所需要的运动控制要求。
常见的电机控制方法有直接启动控制、启动电阻控制、电压调制控制、频率调制控制等。
在现代工业中，常使用的电机控制装置有变频器、PLC、单片机等。
三、电机建模：电机建模是指通过数学方法将电机的物理特性转化为数学模型，以便进行仿真计算和控制设计。
电机建模通常从电机的电磁特性和转动特性入手，运用电机理论和系统理论的知识，建立模型方程。
根据电机的类型和用途不同，建模方法也有所差异，常见的建模方法有瞬态模型、稳态模型、频域模型等。
四、电机仿真：电机仿真是指使用计算机软件对电机的运行过程进行模拟和分析。
通过仿真可以得到电机在不同工况下的性能指标、效率、负载特性等信息。
电机仿真可以辅助电机的设计和调试工作，提高工作效率。
常用的电机仿真软件有ANSYS、MATLAB/Simulink、ADAMS等。
综上所述，电机及其传动系统的原理、控制、建模和仿真是电机学习中不可忽视的内容。
只有深入理解电机原理，掌握电机的控制方法，灵活应用电机建模和仿真技术，才能在实际工程中高效地设计、操控和优化电机及其传动系统。
多永磁电机传动系统的同步控制策略研究
多永磁电机传动系统的同步控制策略研究多永磁电机传动系统是指由多个永磁电机组成的传动系统。
在这种系统中，多个永磁电机可以合作完成一项任务，通过协调各个电机的运行状态和输出功率，实现对传动系统的同步控制。
同步控制策略是指采用何种方法和算法来实现多永磁电机传动系统的同步控制。
下面将从传动系统调速、负载分配、控制算法等方面进行论述，总结多永磁电机传动系统同步控制策略的研究。
首先，传动系统调速是多永磁电机传动系统同步控制的关键环节。
在传动系统中，每个永磁电机都有不同的速度和转矩特性，通过控制各个电机的转速，可以实现传动系统的同步运行。
传动系统调速涉及到速度控制算法的设计和实现，可以采用闭环控制或开环控制方式。
闭环控制通过测量每个电机的转速反馈信号，并与给定的转速进行比较来调整电机输出功率，实现传动系统的同步运行。
开环控制则根据预先设定的转速模式控制各个电机的输出功率，实现传动系统的同步控制。
不同的调速方法和算法对传动系统的同步控制效果有影响，可以根据具体的应用场景选择合适的调速方法。
其次，负载分配是多永磁电机传动系统同步控制策略的另一个重要方面。
在传动系统中，不同的电机承担着不同的负载。
通过合理地分配负载，可以避免某个电机过载或负载不均衡的情况，保证传动系统的同步运行。
负载分配可以根据电机的转矩特性、转速和工作状态进行调整，可以采用静态负载分配或动态负载分配策略。
静态负载分配是根据电机的额定转矩和负载需求进行分配，而动态负载分配则是根据电机的实际转速和转矩来动态调整负载分配。
负载分配的合理性和准确性对传动系统的同步控制效果有着重要的影响，需要根据实际情况进行研究和调整。
最后，控制算法是实现多永磁电机传动系统同步控制的核心。
传统的控制算法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等方法。
PID控制是一种经典的控制方法，通过调整比例、积分和微分系数来实现对传动系统的同步控制。
模糊控制则采用模糊集合和模糊推理来处理传动系统的非线性和不确定性，实现同步控制。
机电传动系统的组成
机电传动系统的组成
机电传动系统的组成包括：电机、机械传动装置和控制系统。
1. 电机：电机是机电传动系统的核心组成部分，负责将电能转换为机械能等形式的能量输出。
常见的电机包括直流电机、交流电机和步进电机等。
根据具体应用的需求，选择适合的电机类型。
2. 机械传动装置：机械传动装置主要用于将电机的旋转运动转换为所需的线性运动、转动力矩或转速等。
常见的机械传动装置包括齿轮传动、皮带传动、链传动和联轴器等。
根据传动的需求和性能要求，选择合适的机械传动装置。
3. 控制系统：控制系统用于控制和实时监测机电传动系统的运行状态，常见的控制方式有手动控制和自动控制。
手动控制可以通过开关、按钮等手动操作来控制传动系统；自动控制则需要使用传感器、控制器、编码器等部件，通过采集和处理输入和输出信号，实现对传动系统的自动控制和调节。
以上是机电传动系统的主要组成部分，不同的应用领域和具体需求可能会有所不同，需要根据具体情况进行选择和配置。
多永磁电机传动系统的同步控制策略研究
多永磁电机传动系统的同步控制策略研究一、引言随着工业自动化和智能制造的快速发展，多永磁电机传动系统在工业生产中的应用越来越广泛。
然而，由于多个电机之间存在一定的耦合性，传统的独立控制策略往往难以实现多电机之间的同步控制。
因此，研究多永磁电机传动系统的同步控制策略具有重要的现实意义。
本文将围绕永磁电机控制原理、同步控制策略设计、同步控制策略实现、实验验证与分析、结论与展望等方面展开讨论。
二、永磁电机控制原理永磁电机是一种具有高效率、高转矩密度的电动机，其结构主要包括定子、转子和永磁体。
在永磁电机的控制中，主要采用矢量控制方法，通过控制定子电流的幅值和相位来控制电机的转速和转矩。
同时，矢量控制方法还可以减少电流和电压的谐波分量，提高电机的运行效率。
三、同步控制策略设计为了实现多永磁电机传动系统的同步控制，需要设计一种合适的同步控制策略。
该策略需要考虑多个电机之间的耦合性，采用一种协调控制方法来确保各个电机之间的同步运行。
具体而言，可以采用以下几种方法：1.分布式协调控制：通过在每个电机上安装独立的控制器，实现各个电机的独立控制。
同时，通过通信网络将各个电机的状态信息进行共享，从而实现对各个电机的协调控制。
2.主从控制：将其中一个电机作为主电机，其他电机作为从电机。
主电机的转速和转矩作为其他电机的参考值，通过调整其他电机的电流和电压来实现与主电机的同步运行。
3.模型预测控制：通过建立电机的数学模型，预测未来一段时间内的转速和转矩变化。
然后，根据预测值调整各个电机的电流和电压，以确保各个电机的同步运行。
四、同步控制策略实现为了实现上述同步控制策略，需要采用合适的算法和软件实现方法。
具体而言，可以采用以下几种方法：1.算法实现：根据所选择的同步控制策略，采用合适的算法来实现对各个电机的协调控制。
例如，可以采用PID算法、模糊控制算法等来实现对电机的精确控制。
2.软件实现：采用合适的编程语言和开发工具来实现同步控制策略的软件实现。
电机传动系统的动力学建模
电机传动系统的动力学建模电机传动系统是机械运动控制中的关键技术，其中动力学建模是电机传动系统研究和控制的基础。
本文将介绍电机传动系统的动力学建模方法，包括其基本原理、建模过程和建模精度的影响因素等方面，并给出相关案例分析。
1. 电机动力学基本原理电机是一种将电能转化为机械能的装置。
电机的输出机械功率和电动机本身的结构、质量、转速和电气参数等密切相关，所以电机动力学建模就成为电机传动系统控制的基础。
电机的动力学描述可用一组微分方程来表示，这组方程包括电气方程、机械方程和控制方程，其中电气方程描述了电机的输入电压和输出电流之间的关系，机械方程描述了电机输出转矩和输出轴角速度之间的关系，控制方程描述了控制器和电机之间的作用关系。
2. 电机动力学建模过程电机传动系统的动力学建模包括以下几个基本步骤：（1）确定系统结构和参数：根据电机传动系统的实际情况，确定电机、传动装置和负载等组成部分的结构和参数。
（2）建立系统数学模型：根据电机动力学基本原理，建立含电气、机械和控制等方面的微分方程模型。
（3）模型简化和线性化：针对实际应用时需要对模型进行简化和线性化，以便进行系统分析和控制器设计。
（4）模型参数辨识：通过实验或仿真等手段对建立的模型进行参数辨识，以提高模型的精度和逼真度。
（5）模型验证和应用：将建立的模型与实际电机传动系统的工作状态进行比对和验证，并进行控制器设计和优化。
3. 电机动力学建模精度的影响因素电机动力学建模的精度与实际电机传动系统的结构、工作状态和控制策略等因素有关。
一般来说，以下几方面是影响模型精度的重要因素：（1）电机参数的精度：电机参数是建立电机动力学模型的基础，因此电机参数精度的高低对模型精度有重要影响。
（2）传动装置的结构和参数：如果传动装置结构复杂或参数不确定，会影响电机转矩和转速的传递和稳定性，从而影响模型精度。
（3）负载特性：负载对电机的转矩需求和响应特性对模型精度有影响。
数控机床的主传动系统资料
电机散热
电机振动
定期检查电机散热风扇是否正常运转， 如发现风扇故障应及时维修或更换。
检查电机运转时的振动情况，如发现 异常振动应及缘电阻，确保电机 绝缘良好，防止电机短路或接地故障。
主轴箱的维护与保养
主轴箱清洁
定期清理主轴箱内的灰尘和杂物， 保持主轴箱内部清洁。
传动装置清洁
清理传动装置内部的灰尘和杂物，保持传动装置 内部清洁。
05
数控机床主传动系统的故障诊断与排
除
主轴故障诊断与排除
主轴转动异常
检查主轴电机、传动带、轴承等部件是否正常，以及润滑系统是否工作正常。
主轴定位不准
检查主轴编码器、定位检测元件、数控系统参数等是否正确设置和连接。
主轴电机故障诊断与排除
04
主轴箱的散热性能和密封性能对机床的运 行稳定性和精度有重要影响。
传动装置
传动装置是连接主轴电机和主 轴的中间环节。
传动装置需要具备高精度、高 刚度和低噪音等特点，以确保
主轴的旋转精度和稳定性。
常见的传动装置包括皮带、齿 轮和传动链等。
传动装置的维护和调整对机床 的运行稳定性和精度有重要影 响。
电机无法启动
检查电源是否正常、电机控制电路是否正常、主轴电机是否 过载等。
电机过热
检查电机冷却系统是否正常、电机负载是否过大、电机轴承 是否损坏等。
主轴箱故障诊断与排除
主轴箱振动
检查主轴箱安装基础是否稳固、主轴 箱内部齿轮和轴承是否损坏等。
主轴箱噪音
检查主轴箱内部齿轮和轴承是否润滑 良好、主轴箱内部是否有异物等。
箱体紧固
检查主轴箱各部位螺丝是否紧固， 防止因螺丝松动导致主轴箱振动或 移位。
油标检查
多轴数控机床同步控制方法
数控机床多轴同步控制方法济南二机床集团有限公司李耿轶王宇融关键词数控机床同步控制多轴在机床控制中双轴或多轴同步控制是一种常见的控制方法,如动梁式龙门铣床的横梁升降控制,龙门框架移动式加工中心的龙门框架移动控制等。
虽然在这些情况下可以采用单电动机通过锥齿轮等机械机构驱动双边的方案,但是传动机构复杂、间隙较大,容易造成闭环控制系统的不稳定,而且运行噪声大,维护困难。
另外若用于负载转动惯量较大的场合,由于传动效率低,必然要选用功率很大的电动机,仅仅从经济性来考虑,这个方案就不太理想,因此采用两个电动机双边驱动是比较理想的方案,这就产生了双轴同步控制的问题。
1 机床多轴同步控制方案的比较1.1 普通机床的同步控制对于普通机床的双轴电动机同步控制一般有以下解决方案。
①由一套直流调速装置驱动两台直流电动机,两台电动机的电枢串联,励磁线圈并联。
为了保持速度同步,两电动机轴必须保持刚性连接。
两台电动机中只有一台电动机提供速度反馈信号,其控制示意图见图1。
②由两套交流变频调速系统分别控制作为主从轴的两台交流变频或伺服电动机,两台电动机各自提供自己的速度反馈信号。
为了保持速度同步,两电动机轴也须保持刚性连接,其控制示意图见2。
图1 直流调速系统的同步控制这两种控制系统都属于位置环开环系统,只能依靠轴的刚性连接保持电动机转速或位置的同步,且结构简单、可靠性较高,我们为用户改造的B2063铣刨床X轴传动即采用图2所示的控制方法。
这两种控制系统对电动机所连接的运动部件的实际位置不做检测,对于丝杠螺距、联轴节间隙、丝杠扭转、丝杠轴向变形等因素所产生的误差无法补偿,控制精度较差,因此不能应用于数控机床。
图2 交流调速系统的同步控制1.2 数控机床的同步控制数控机床不同于普通机床的地方,在于数控系统具有很强的控制功能,能够实现对位置、转矩等不同参量的控制。
由于位置检测装置的引入,从而组成了位置速度双闭环系统,实现了位置同步控制。
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2、调速驱动模块；
3、液晶显示模块； 4、电机模块。
1、主控模块
主控模块功能： 接收电脑所发送的程序指令，在进行数据处理后一方面通 过驱动 接口向调速驱动模块发送命令，驱动电机转动。另 一方面向液晶显示 屏发送数据，使液晶屏显示相应内容。
主控模块组成： 单片机最小系统、PCF8591接口、串口通讯、按键、电源。
2、自动机仪表车床。
3、自动化数控设备
二、设计思路
三、系统设计方案图
四、项目功能
1、驱动5个电机，同时转动；
2、5个电机在转动的同时可以自行改变自己的转速，相互独立，互不 影响； 3、在液晶显示屏可以显示其中任意电机的序号，转速。
五、模块描述
本系统是多轴电机传动系统。它主要包括四个模块： 1、主控模块；
电机供电：
六、程序概述
main() #include <reg52.h> { #include<pcf8591.h> unsigned char sudu[6]={0,0,0,0,0,0,}; #include<5510.h> int mode=5; sbit key_mode=P1^5; LCD_init(); sbit key_up=P1^6; LCD_clear(); sbit key_down=P1^7; write_PCF8591(0,sudu[0]); bit flago=0; write_PCF8591(1,sudu[1]); bit flag=0; void delay_ms(int ms) { int i; while(ms--) { for(i=0;i<110;i++); } LCD_write_Date(5,2,0,3); } sudu[0]=90;sudu[1]=90;sudu[2]=90;sudu[3]=90;sudu[4]=90; LCD_write_string(1,0"安徽商贸"); LCD_write_string(1,1"电机"); LCD_write_string(1,2""); LCD_write_Date(5,1,0,3); write_PCF8591(2,sudu[2]); write_PCF8591(3,sudu[3]); write_PCF8591(4,sudu[4]);
电 源：采用直流5V的电压，为单片机供电。
主控实物图
2、调速驱动模块
• 模块功能：
接受主控模块发来的指令给PCF8591实现数据信号与模拟信号的 转换，再通过LM232产生的稳定的三角波电压与可控制电压的占空比 来实现直流电机的加速、减速和选择的控制要求。
调速驱动原理图
调速驱动原理
while(1) { delay_ms(150);
if(key_mode==0)
if(sudu[mode-1]>0)sudu[mode-1]-=5; { if(sudu[mode-1]<90)sudu[mode-1]=90; delay_ms(200); flago=1; mode++; if(mode>=6)mode=1; flag=1;flago=1; } flago=0; if(key_up==0&&flag==1) LCD_write_Date(5,1,mode,3); { delay_ms(150); Write_PCF8591(mode-1.sudu[mode-1]); LCD_write_Date(5,2,sudu[mode-1]-90,3); } } } } if(flag==1) {
通信接口模块： 它实现了主控模块与电机，电机 与电机之间的通信。
调速驱动实物图
3、液晶显示模块
模块功能： 接收主控所发出的程序命令， 显示相应电机的编号、转速。
诺基亚5110LCD:
4、电机模块
电机模块功能： 电机是联系生产最直 接的模块。 本系统用到的是24V/30W直流 电机，它主要有两部分组成： 定子，转子。
PCF8591 接 口： 连接PCF8591芯片，PCF8591的功能包括多路模拟输入、 内置跟踪保持、8位 模数转换和8位数模转换。 串口通信： 它主要是将接受来自CPU的并行数据字符转换为连续的串行数 据流发送出去， 同时可将接受的串行数据流转换为并行的数据字符供给CPU 的器件。
按 键：三个按键分别控制电机的加速、减速和选择。
《多轴电机控制传动系统》
设计者：第六组全员 课题组成员：闫保成 张伟 林晓强 课题组长：闫保成 指导老师：
一、项目背景
随着现代化工业步伐的加快，一些企业和工厂的规模越来越大， 然而规模大了却带了许多的问题：比如当生产线过长时，企业和工厂 必须对模式的改变进行相应的人员增加，这样不仅增加了投入成本， 也带来许多的不便，而多轴电机传动系统正好解决了这些问题。 多轴电机传动系统在现在生产中应用比例较广泛。 1、大型的自动化加工基地；例如：工厂，车间；
主控原理图
主控模块原理
单片机最小系统： 包括复位、晶振及单片机，这里我们使用的是 STC89C52单片机。
它负责接收电脑所发送的程序指令，接收电脑所发送的程序指令，在进 行数据 处理后一方面通过驱动接口向调速驱动模块发送命令，驱动电机转动。 另一方面向液晶显 示屏发送数据，使液晶屏显示相应内容。
if(sudu[mode-1]<255)sudu[mode-1]+=5;
flago=1;
} if(key_down==0&&flag==1)
七、实习心得
收获之多： 1、通过这次的实训，我们进一步的了解了单片机的最小系统，以及各个 模块的工作原理、编程及一些简单的运用； 2、这次的实训更好的锻炼了我们实际的动手能力，让我们有机会学以致 用，为我们接下的工作奠定了基础。 美中不足： 1、对于一些复杂的电路还是理解不透； 2、对于有一些复杂程序还是不能过很好的理解； 3、焊接技术还有待提高。
PWM脉冲生成模块： 它利用TL431和LM324芯片产生恒定的三角波，控制电压和三角波经 LM324组成的滞会比较器产生PWM脉冲， 通过改变脉冲的占空比去调节电机的 速度。
PCF8591芯片接收模块 ：
PCF8591芯片接受到主控模块输出的脉冲指令，把单片机的 数字信号 转换成模拟信号 ；
其输出接入PWM脉冲生成模块中，通过改变控制电压从而 改变PWM的 占空比。