一种光电跟踪系统水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法

摘要

一种光电跟踪系统水平轴双电机装置及同步驱动跟踪控制方法，包括：直流力矩电机、功率驱动模块、测速机、位置编码器、水平轴负载和控制处理器；一个直流力矩电机和测速机安装在水平轴一侧；另一个直流力矩电机和位置编码器安装在水平轴另一侧；水平轴负载安装在水平轴中间位置；控制处理器输出控制量经过功率驱动模块后，驱动水平轴上的两个电机共同运行工作；本发明实现了两个同型号直流力矩电机同轴同步驱动下的稳定跟踪控制，在相同负载条件下减小了机架体积，在不减小最大空载转速的条件下得到更大的负载输出力矩；同时由于水平轴两端力矩输出平衡，加强了整个水平轴系统刚度，因此提高了系统闭环控制带宽。

主权项

一种光电跟踪系统水平轴双电机装置，其特征在于包括：第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）、第一功率驱动模块（3）、第二功率驱动模块（4）、测速机（5）、位置编码器（6）、水平轴负载（7）和控制处理器（8）；第一直流力矩电机（1）和测速机（5）安装在水平轴（9）一侧；第二直流力矩电机（2）和位置编码器（6）安装在水平轴（9）的另一侧；水平轴负载（7）安装在水平轴（9）的中间位置；控制处理器（8）输出两路PWM脉冲调宽控制量，其中一路控制量经第一功率驱动模块（3）驱动放大后，驱动第一直流力矩电机（1），另一路控制量经第二功率驱动模块（4）驱动放大后，驱动第二直流力矩电机（2）；工作时，水平轴（9）两端的第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）同时工作，共同驱动水平轴（9）旋转进行稳定跟踪；所述控制处理器（8）是一个多回路闭环的控制结构，包括一个位置回路、一个速度回路和两个电流回路；位置回路输入给定为跟踪目标轨迹位置或引导跟踪的理论位置，把位置回路的输入给定与位置编码器（6）的数据相减，得到位置回路误差量，将位置回路误差量代入位置回路校正传递函数Gp，计算后得到速度回路的给定量，再把速度回路给定量与测速机（5）的数据相减，得到速度回路误差量，再将速度回路误差量代入速度回路校正传递函数Gv，计算后得到电流回路给定量，由于只有一个速度回路输出，因此第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）的电流给定也是共用的，即第一直流力矩电机（1）电流给定量等于第二直流力矩电机（2）电流给定量；在第一直流力矩电机（1）和第二直流力矩电机（2）的电流回路中，分别用电流给定量与各自的电流反馈值，即第一电流反馈和第二电流反馈相减得到各自的电流回路输入误差，同时把第一直流力矩电机（1）、第二直流力矩电机（2）的电流反馈值相减，得到一个差电流反馈值，用这个差电流 反馈值来分别修正两个电机的电流回路输入误差量，即在某时刻，对电流反馈值大的电机，电流回路输入误差量再减去该差电流反馈值，而对电流反馈值小的电机，电流回路输入误差量再加上该差电流反馈值，再分别把修正后的电流回路输入误差量代入各自的电流回路进行计算，分别得到两个电机的PWM脉冲调宽控制量，即修正后的第一直流电机的电流回路输入误差量经过第一直流力矩电机（1）的电流回路校正传递函数Ga1和第一直流力矩电机（1）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi1后，得到第一直流力矩电机（1）的PWM脉冲调宽控制量；同理，修正后的第二直流电机的电流回路输入误差量经过第二直流力矩电机（2）的电流回路校正传递函数Ga2和第二直流力矩电机（2）的电流回路控制对象特性的传递函数Gi2后，得到第二直流力矩电机（2）的PWM脉冲调宽控制量。最后再将各自的PWM脉冲调宽控制量分别送各自的功率驱动模块K1和K2进行功率驱动放大处理，驱动放大后的控制量直接驱动各自对应的电机Gd1和Gd2，由于Gd1和Gd2安装于同一水平轴Go，因此实现双电机Gd1和Gd2同步驱动水平轴Go运行工作。