[发明专利]大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统的控制方法

摘要

大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统的控制方法，属于复合随动平台电控系统的控制技术领域。本发明为了解决现有随动平台电控系统的控制精度差，不能实现复合平台的精确跟踪，使两个执行机构之间不能很好的协调配合的问题。它基于大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统实现，方法根据位置伺服控制器的控制信号向量对平台电控系统进行控制，使台车中心在X轴方向上的位置坐标h跟随电控系统的控制指令位置r，在h走近r的过程中，天车和台车两个执行机构共同完成系统跟踪任务，实现对大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统的跟踪控制。本发明用于对复合随动平台电控系统的控制。

主权项

1.一种大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统的控制方法，它基于大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统实现，该电控系统包括系统控制器（1）、位置伺服控制器（2）、台车X轴驱动器（3）、台车Y轴驱动器（4）、天车X轴主驱动器（5）、天车X轴从驱动器（6）、天车Y轴驱动器（7）、两个磁栅尺（8）、IO扩展单元（9）、人机操作接口（10）和五台驱动电机（11），天车采用天车X轴主驱动器（5）和天车X轴从驱动器（6）的主从双驱动模式，天车X轴主驱动器（5）和天车X轴从驱动器（6）各对应一台驱动电机（11），两台驱动电机（11）分设在天车主梁的两端；人机操作接口（10）将指令信号输入给系统控制器（1），系统控制器（1）的第一信号控制端连接位置伺服控制器（2）的信号控制端，位置伺服控制器（2）分别控制台车X轴驱动器（3）、台车Y轴驱动器（4）、天车X轴主驱动器（5）、天车X轴从驱动器（6）和天车Y轴驱动器（7）驱动一台相应的驱动电机（11），与天车X轴主驱动器（5）、天车X轴从驱动器（6）和天车Y轴驱动器（7）对应的驱动电机（11）分别通过其自身所带的光电编码器传感天车中心X轴主位置信号、天车中心X轴从位置信号和天车中心Y轴位置信号给位置伺服控制器（2），并通过位置伺服控制器（2）实现位置闭环控制；天车X轴主驱动器（5）、天车X轴从驱动器（6）、天车Y轴驱动器（7）、台车X轴驱动器（3）和台车Y轴驱动器（4）均采用力矩控制模式，天车X轴主驱动器（5）的转矩给定信号输出端连接天车X轴从驱动器（6）的转矩给定信号输入端；台车X轴驱动器（3）和台车Y轴驱动器（4）对应的驱动电机（11）驱动台车达到的台车中心X轴位置和台车中心Y轴位置相对于天车中心的运动位置信号分别通过一个磁栅尺（8）传感给位置伺服控制器（2）实现位置闭环控制；IO扩展单元（9）的信号控制端连接系统控制器（1）的第二信号控制端；其特征在于，设定天车质量为M，台车质量为m，以天车轨道一端为原点，以天车主梁运动方向为X轴，以天车主梁长度方向为Y轴建立平面直角坐标系；则台车中心在X轴方向上的位置坐标为h=h₁+h₂，其中h₁为天车主梁中心在X轴方向上的位置坐标，h₂为在X轴方向上，天车主梁中心与台车中心的相对位移坐标，设定电控系统的控制指令位置为r，天车的跟踪误差为e₁，则有如下关系r=h₁+e₁，e₁=h₂+e₂，其中e₂为电控系统的跟踪误差；h₁和h₂的数值根据所述光电编码器和磁栅尺（8）传感给位置伺服控制器（2）的位置信号获得；设定在X轴方向，天车的驱动力矩为T₁，台车的驱动力矩为T₂，则：T₁=K₁u₁，T₂=K₂u₂；式中K₁为位置伺服控制器（2）输出给天车X轴主驱动器（5）和天车X轴从驱动器（6）的控制信号产生的输出力矩的增益，u₁为位置伺服控制器（2）输出给天车X轴主驱动器（5）和天车X轴从驱动器（6）的控制信号，K₂为位置伺服控制器（2）输出给台车X轴驱动器（3）的控制信号产生的输出力矩的增益，u₂为位置伺服控制器（2）输出给台车X轴驱动器（3）的控制信号；根据天车主梁中心在X轴方向上的位置坐标h₁、在X轴方向上，天车主梁中心与台车中心的相对位移坐标h₂、天车的驱动力矩为T₁和台车的驱动力矩为T₂，结合牛顿第二定律获得复合随动平台的数学模型：(M+m+J1n12R12)h··1+mh··2+d1h·1=n1K1R1u1]]>mh··1+(m+J2n22R22)h··2+d2h·2=n2K2R2u2,]]>式中J₁为天车X轴主驱动器（5）和天车X轴从驱动器（6）驱动的驱动电机（11）的转动惯量，n₁为天车轮系的减速比，R₁为天车车轮半径，d₁为天车轮系粘性摩擦系数；J₂为台车X轴驱动器（3）驱动的驱动电机（11）的转动惯量，n₂为台车轮系的减速比，R₂为台车车轮半径，d₂为台车轮系粘性摩擦系数；将所述数学模型进行Laplace变换，得到：h1h2=G(s)u1u2=G11G12G21G22u1u2,]]>式中G(s)=G11G12G21G22]]>是[u₁ u₂]^T到[h₁ h₂]^T的传递函数矩阵；根据r=h₁+e₁，e₁=h₂+e₂，获得电控系统的跟踪误差向量：e1e21-G11-G121-G11-G21-G12-G22ru1u2;]]>由上述公式经计算获得位置伺服控制器（2）的控制信号向量：u1u2=K(s)e1e2=K(s)r-h1r-h1-h2,]]>式中K(s)为位置伺服控制器（2）的传递函数矩阵；由此，根据位置伺服控制器（2）的控制信号向量对平台电控系统进行控制，使台车中心在X轴方向上的位置坐标h跟随电控系统的控制指令位置r，在h走近r的过程中，天车和台车两个执行机构共同完成系统跟踪任务，实现对大型精密悬吊装置复合随动平台电控系统的跟踪控制。