[发明专利]一种多马达同步回转驱动系统及其驱动方法

权利要求书

1.一种多马达同步回转驱动系统，包括回转本体、回转驱动组件、驱动油路和信号反馈模块；其特征在于：还包括误差在线修正系统；所述的回转本体包括固定底座和回转平台；所述的回转平台与固定底座构成转动副；回转平台的底部与外齿圈固定；

所述的回转驱动组件包括电液伺服马达、行星减速器和驱动齿轮；所述的驱动齿轮支承在固定底座上，且与外齿圈啮合；所述的行星减速器固定在固定底座上；行星减速器的输出轴与驱动齿轮固定；电液伺服马达固定在行星减速器上；电液伺服马达的输出轴与行星减速器的输入口固定；所述的回转驱动组件共有m个，2≤m≤7；m个回转驱动组件沿外齿圈的周向均布；

所述的驱动油路包括第一过滤器、第二过滤器、蓄能器、第一安全阀、第二安全阀、柱塞式液压泵、单向阀、油箱、电液比例阀和电液溢流阀；所述柱塞式液压泵的入油口与油箱通过第一过滤器连通，出油口与单向阀的输入口连通；单向阀的输出口与电液溢流阀的入油口及第二过滤器的输入口连通；电液溢流阀的出油口与油箱连通；第二过滤器的输出口与蓄能器的蓄能油口及手动球阀的一个通油口连通；手动球阀的另一个通油口与m个电液比例阀的进油口连通；m个电液比例阀的回油口均与油箱连通；

m个电液比例阀的第一工作油口与m个第一安全阀的第一油口分别连通；m个电液比例阀的第二工作油口与m个第二安全阀的第一油口分别连通；m个第一安全阀的第二油口与m个回转驱动组件内电液伺服马达的第一油口分别连通；m个第二安全阀的第二油口与m个回转驱动组件内电液伺服马达的第二油口分别连通；

所述的信号反馈模块包括运动算法模块、信号采集模块、m+1个旋转编码器和2m个油路压力变送器；旋转编码器均与固定底座固定；m+1个旋转编码器的输入轴与回转平台、m个回转驱动组件内的驱动齿轮分别固定；2m个油路压力变送器的检测口与m个回转驱动组件内电液伺服马达的第一油口、第二油口分别连通；

所述的运动算法模块采用型号为IPC-610L的工控机；所述的信号采集模块采用S7-300系列中型号为CPU314C的PLC；m+1个旋转编码器、2m个油路压力变送器的信号输出接口均与信号采集模块的3m+1个信号输入接口分别相连；信号采集模块的信号输出接口与运动算法模块的信号输入接口相连；

所述的误差在线修正系统包括驱动控制模块和人机界面模块；所述的驱动控制模块采用S7-300系列中型号为CPU314的PLC；驱动控制模块的输入接口与数据采集板卡的模拟输出接口相连，m个控制输出接口与m个电液比例阀的控制接口分别相连；人机界面模块采用PC端；人机界面模块的通讯接口与运动算法模块的通讯接口相连。

2.根据权利要求1所述的一种多马达同步回转驱动系统，其特征在于：所述的旋转编码器采用增量式旋转编码器。

3.根据权利要求1所述的一种多马达同步回转驱动系统，其特征在于：所述的驱动油路还包括电机和液压表；柱塞式液压泵及电机均固定在油箱上，电机的输出轴与柱塞式液压泵的输入轴固定；液压表的检测口与电液溢流阀的入油口连通。

4.如权利要求1所述的一种多马达同步回转驱动系统的驱动方法，其特征在于：步骤一：使用者设定回转平台的角位移θ₀；计算m个驱动齿轮的目标角位移θ_i如式(1)所示，i＝1,2,…,m；

式(1)中，R为外齿圈的分度圆半径，r为驱动齿轮的分度圆半径；

将0赋值给t，1赋值给k；计算需要输入到与m个驱动齿轮分别对应的m个电液比例阀14的电压值u_i(t,k)如式(2)所示；

式(2)中，U_max、q_max分别为电液比例阀的最大控制电压、额定流量，D_m为电液伺服马达的额定排量，Δt是运动算法模块设定的控制周期；Δt＝0.1s；

分别向m个电液比例阀输入电压值u_i(t,k)，i＝1,2,…,m；将t增大Δt；Δt时间后进入步骤二；

步骤二、m个旋转编码器分别检测m个驱动齿轮的实际角位移信号；

之后计算m个驱动齿轮的角位移误差e_i(t,k)＝θ′_i-θ_i，i＝1,2,…,m；θ′₀～θ′_m分别为m个驱动齿轮当前的实际角位移值；

步骤三、2m个油路压力变送器分别检测油压值；以2m个油路压力变送器中检测到油压值最大的油路压力变送器为特征油路压力变送器；特征油路压力变送器对应的回转驱动组件为特征回转驱动组件；

计算m个驱动齿轮的同步误差e_synj(i,t,k)＝θ_i′-θ_a′，i＝1,2,…,m；θ_a′为特征回转驱动组件内驱动齿轮当前的实际角位移值；

步骤四、若k＝1，则进入步骤五；若k＞1，则进入步骤六；

步骤五、计算累加后输出控制值u_i(t,k)如式(3)所示，

式(3)中，0.6≤K_Pi≤2.0，0.05≤K_Ii≤0.3，0.05≤K_Di≤0.25，i＝1,2,…,m；e_i(0,k)＝0；

直接进入步骤七；

步骤六、计算综合误差如式(4)所示，

式(4)中，0.02≤I_d≤0.1；0.05≤I_p≤0.2；e_synj(i,0,k-1)＝0；

计算累加后输出控制值u_i(t,k)如式(5)所示，

式(5)中，

进入步骤七；

步骤七、分别向m个电液比例阀输入电压值u_i(t,k)，i＝1,2,…,m；若未接收到复位指令或转动至目标位置指令，则将t增大Δt，重复执行步骤二至六；若接收到复位指令，则令m个驱动齿轮的目标角位移θ_i均等于0并进入步骤八；若接收到转动至目标位置指令，则令m个驱动齿轮的目标角位移并进入步骤八；

步骤八、将0赋值给Δt，将k增大1；与m个驱动齿轮连接的m个旋转编码器分别检测m个驱动齿轮的实际角位移信号；

计算m个驱动齿轮的角位移误差e_i(t,k)＝θ′_i-θ_i，i＝1,2,…,m；θ′₀～θ′_m分别为m个驱动齿轮当前的实际角位移值；

计算需要输入到与m个驱动齿轮分别对应的m个电液比例阀的电压值

分别向m个电液比例阀输入电压值u_i(t,k)，i＝1,2,3,4；将t增大Δt；Δt时间后重复执行步骤二至七。