多轴电机控制传动系统分解
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]。
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。
机电传动第01~03章机电传动控制概述(江苏大学)
根据运动方程式可知，运动系统有两张不同 的运动状态：
1. 稳态（TM=TL时）
Td
Jd0,即d0
dt
dt
为常数，传动系统以恒速运动
2. 动态（TM≠TL时）
TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 加 速 运 动 TMTL时 ， TdJd d t 0,即 d d t 0， 传 动 系 统 减 速 运 动
TL
a点： TM -TL =0
当负载由TL突然增加到T‘L时，由 于机械惯性，速度n和电动机的输
出转矩不能突变，此时有TMT‘L<0。由拖动系统的运动方程式 可知：系统要减速，即n要下降。
当n下降到n ‘ 时，系统在新的平
衡点a ‘
稳定运行，
T
‘
-
M
T‘L=0
当负载波动消除（ T‘L回到TL ）时，同样由于机械惯性，速 度n和电动机的输出转矩不能突变，此时有T‘M- TL>0。由拖 动系统的运动方程式可知：系统要加速，即n要上升。当n上
闭环控制：经典控制理 论、现代控制理论、自 适应控制、模糊控制、 智能控制
计算机控制技术和现场 总线技术
第二章：机电传动的动力学基础
学习要点：
❖ 机电传动系统的运动方程式； ❖ 多轴传动系统中转矩折算的基本原则和
方法； ❖ 了解几种典型生产机械的负载特性； ❖ 了解机电传动系统稳定运行的条件以及
TL Cn
直线型机械特性
十三、 恒功率型机械特性
如在车床加工过程中， 粗加工时，切削量大， 负载阻力大，开低速； 精加工时，切削量小， 负载阻力小，开高速。 但在不同转速下，切 削功率基本不变。即 呈现恒功率型机械特 性。
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。
大学课件-机电传动控制(完整)
JL jL2
GDZ2
GDM2
GDL2 jL2
1.1～1.25
(2.12) (2.13)
21
2.2 转矩、转动惯量和飞轮转矩 的折算
直线运动系统
折算到电机轴上的总转动惯量、飞轮矩为
JZ
JM
J1 j12
JL jL2
m
v2
2 M
GDZ2
GDM2
GD12 j12
GDL2 jL2
Gv2 365 nM2
从狭义上讲，则指控制电动机驱动生产机械，实现生产产品数 量的增加（效率）、质量的提高（精度）、生产成本的降低、工人 劳动条件的改善以及能量的合理利用等。
1.1 机电传动的目的和任务
• 生产机械 • 平面磨床
• 生产机械 • 织布机
减速器
控制
电动机
1.1 机电传动的目的和任务
• 轧钢机
电动机
联轴器
直流电能
与异步电动机相比，直流电动机的结构复杂，使用和维护不如异步机方便， 而且要使用直流电源。
直流电机的优点：
（1）调速性能好，调速范围广，易于平滑调节。 （2）起动、制动转矩大，易于快速起动、停车。 （3）易于控制。
电动机 （M）
TL
TM 图2.1 单轴拖动系统
生产机械
TM TL
TM TL
12
nc nc
d 0
dt
d 0
dt
+TL
静态（稳态） 动态（加速或 减速）
2.1 机电传动系统的运动方程 式
• 单轴机电传动系统的运动方程式
TM
TL
J
d
dt
2.1
J m 2 mD2 / 4 G mg
电机传动文档
电机传动电机传动是指使用电动机将电能转化为机械能，并通过传动装置将机械能传输到需要的地方。
电机传动广泛应用于工业生产和日常生活的各个领域，如机械设备、交通工具、家用电器等。
传动系统的组成电机传动系统通常由电动机、传动装置和负载三个部分组成。
电动机电动机是电机传动系统的核心部分，它将电能转变为机械能。
根据不同的工作原理，电动机可以分为直流电机和交流电机。
直流电机具有转速范围广、控制性能好等优点，常用于需要精确控制和调速的场合；交流电机则具有结构简单、可靠性高等特点，广泛应用于各个领域。
传动装置传动装置是将电动机输出的机械能传输到负载的装置。
常见的传动装置包括齿轮传动、皮带传动、链传动等。
齿轮传动是一种常用的传动方式，通过齿轮的啮合来传递动力。
皮带传动则是通过皮带将动力从电机传递到负载，具有传动平稳、噪音小等特点。
链传动是通过链条将动力传递到负载，适用于需要传递大功率的场合。
负载负载是电机传动系统所承受的力或功率的来源，可以是机械设备、车辆、家电等。
根据负载的不同性质，需要选择合适的电机和传动装置，以满足负载的需求。
电机传动的优势与传统的机械传动相比，电机传动具有以下优势：1.高效能：电机传动可以实现电能到机械能的高效转化，提高能源利用率。
2.调速性好：通过控制电机的电流和电压，可以实现对传动系统的精确控制和调速。
3.可靠性高：电机传动系统结构简单，运行稳定可靠，故障率低。
4.环保节能：电机传动系统不产生废气和废水等有害物质，符合环保要求。
5.自动化程度高：电机传动系统可与自动化控制系统结合，实现自动化操作。
电机传动的应用领域电机传动广泛应用于各个领域，包括但不限于以下方面：工业生产在工业生产中，电机传动是带动各种机械设备运转的重要手段。
例如，电机传动被应用于生产线上的输送带、机械臂、升降机等设备，提高了生产效率。
交通工具电动汽车是电机传动的典型应用之一。
电动汽车使用电机作为动力源，通过传动装置将动力传输到车轮，实现车辆的运动。
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。
电机传动系统控制 pdf
电机传动系统控制 pdf
电机传动系统控制技术是一种调节机械系统中电机状态的技术。
它可以将系统中的输入信号转化为控制电机的输出，从而使系统做出特定的运动。
使用电机传动系统技术，系统和电机的性能可以显著提高，从而节省能量，提高效率，改善工作安全和精度。
电机传动系统控制的主要技术有传动系统调速控制、电机转矩控制和智能电机调速控制。
调速控制用来控制电机的转速，也可以被用来控制电机的转矩。
转矩控制可以调节电机的输出功率，以达到设定的功率，减少过热和提高精度。
智能调速控制是一种基于计算机智能控制算法，专门针对多轴伺服电机系统的一种控制方法。
电机传动系统控制采用计算机控制技术实现，需要选择与电机类型适宜的传感器、模拟主板、数字处理器、控制系统、以及多种伺服电机控制器。
根据不同的系统需求，利用这些元件组成比较复杂的控制系统，用于实现高精度的电机控制。
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• • • • 84x48 的点阵LCD，可以显示3 行汉字， 采用串行通信，接口信号线少； 采用低电压供电，且具有掉电模式。 模块的体积很小
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delay_ms(150); if(sudu[mode-1]>0)sudu[mode-1]-=5; if(sudu[mode-1]<90)sudu[mode-1]=90; flago=1; } if(flago==1) { flago=0; LCD_write_Data(5,1,mode,3); Write_PCF8591(mode-1,sudu[mode-1]); LCD_write_Data(5,2,sudu[mode-1]-90,3); } } }
驱动模块原理图
驱动模块实物图
3、液晶显示模块原理
接收主控所发出的程序 命令，显示相应电机的编号、 转速。
显示模块实物
4、电机模块原理
由单片机控制5个 24v 30瓦的电机，实现电机的加速、 减速和停止。
电机模块实物
六、算法分析
#include<reg52.h> #include"pcf8591.h" #include"5110.h" sbit key_mode=P1^5; sbit key_up =P1^6; sbit key_down=P1^7; bit flago=0; bit flag=0; void delay_ms(int ms) { int i; while(ms--) { for(i=0;i<110;i++); } } main() { unsigned char sudu[6]={0,0,0,0,0,0}; int mode=5; LCD_init(); LCD_clear(); LCD_write_string(1,0,"合肥求精"); LCD_write_string(1,1,"电机 "); LCD_write_string(1,2,"转速 "); LCD_write_Data(5,1,0,3); LCD_write_Data(5,2,0,3); sudu[0]=90;sudu[1]=90;sudu[2]=90; sudu[3]=90;sudu[4]=90; Write_PCF8591(0,sudu[0]); Write_PCF8591(1,sudu[1]); Write_PCF8591(2,sudu[2]); Write_PCF8591(3,sudu[3]); Write_PCF8591(4,sudu[4]);
4、电机模块 本系统由单片机控制5个 24v 30瓦的电机， 形成闭环控制系统。它主要有两部分组成：定子， 转子。
四、算法理论基础
五、每个部分原理
1、主控模块原理
（1）单片机最小系统：它是整个主控模块的核心，它负责接收电脑 所发送的程序指令，包括复位、晶振及单片机，这里我们使用的是 AT89C52RC单片机。 （2）电 源：采用直流5V的电压，为单片机供电。 （3）液晶接口：连接液晶显示屏，使电机的转速、编号在上面显示 出来。 （4）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-bit模数转换和8-bit数模转换。 （5）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。 （6）按 键：三个按键分别控制电机的编号、加速和减速。
设计单位：****** 项目成员：*** *** *** *** 项目组长：***
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，然而规模大了却带来 了许多问题：比如当生产线过长时，企业或工 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，也带来了许多不便。 而多轴控制传动系统正好解决了这些问题 。 多轴电机传动系统在现代生产中应用比 较广泛： 1、大型自动化加工基地; 2、自动机仪表车床。
while(1) {
if(key_mode==0)
{
{
delay_ms(200); mode++; if(mode>=6) mode=1;flag=1;flago=1; } if(key_up==0&&flag==1) { delay_ms(150); if(sudu[mode-1]<255) sudu[mode-1]+=5; flago=1; }
主控模块原理图
主控模板实物图
2、驱动模块原理
（1）PWM脉冲生成模块：它利用 LM324芯片产生PWM脉冲，通过改变 脉冲的占空比去调节电机的速度。 （2）PCF8591芯片接收模 块:PCF8591芯片接受到主控模块输 出的脉冲指令，其输出接入PWM脉冲 生成模块中，从而改变PWM的占空比。 （3）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。 （4）电机部分：由主控模块的按键 发出指令,通过调速驱动产生相对应 的脉冲频率来改来控制电机的转速。
二、设计思路
设计要求
• 要求用一块单片机系统控制5个 24v 30瓦的 电机，闭环控制系统。 • 实现对任意一个电机的加速、减速、停止 操作， • 把每个电机的速度值，返回到系统板，并 用液晶显示。 • 可同时操作所有电机。
三、设计方案
1、系统设计方案图
2、方案详细解释
多轴电机控制传动系统包括主控模块、调速 驱动模块、液晶显示模块、电机模块。 1、主控模块
接受电脑发送来的程序指令，数据处理后通过驱动 接口向调速驱动模块发送指令驱动电机转动。同时将数据 发送给显示屏并显示出来。
2、调速驱动模块 接受主控模块发送的指令给PCF8591实现数据信号 与模拟信号地转换，再通过LM324产生稳定的三角波电压 与可控制电压的占空比（PWM）来实现直流电机的加速、 减速和选择的控制要求。
if(key_down==0&&flag==1)
七、系统测试记录与结果分析
八、系统构成实物图
九、个人体会与总结
1、通过本次实训，我们更好地了解了单片机的最小系统， 及其各模块的工作原理、编程及一些简单的运用，也刚好 的复习掌握了以前学习的理论知识。 ２、这次实训很大程度上锻炼了我们的动手能力，这段时 ① 间虽然很辛苦，但是我们的能力提高了很多，为以后的学 习和工作都打下了坚实的基础 。 3、通过本次实训我们深深的认识到理论到实践的距离， 认识到我们的不足；如： ①对程序理解不足，知识运用生疏； ②复杂电路系统的原理理解不足;