一种双电动缸同步控制方法及系统与流程

1.本发明涉及电动缸同步控制技术领域，具体为一种双电动缸同步控制方法及系统。


背景技术：

2.由于电驱动技术具有响应速度快、可频繁启停等优点，近年来在伺服控制领域逐渐取代液压驱动方式。以电驱技术为基础依托的电动缸具有传动效率高、定位精度高等优点，在车载雷达天线阵面及导弹武器中得到广泛应用。电动缸能实现对负载的位置、速度和推力的精密控制，但其应用往往受到输出功率的制约。为解决功率不够的问题，同时降低单缸工作引起负载支撑点不够，负载受力变形大等问题，双电动缸驱动成为必要手段，但随之而来的就是双缸的同步控制问题。
3.目前，双电动缸主要的同步方法有位置同步和力矩同步等。双电动缸的位置同步是控制两个电动缸伸出相同的长度。但由于设备的加工精度、安装精度的偏差，位置同步的电动缸会出现力矩偏差过大的现象，极端情况下会出现一个电动缸被另一个电动缸拖着走的现象，甚至出现电动缸卡死的现象。双电动缸的力矩同步是控制两个电动缸的力矩大致相同，电动缸的力矩可以通过交流伺服电机直接反馈。但当一个电动缸故障卡死，出现异常过大力矩时，另一个电动缸会继续伸长以保持力矩同步，造成设备结构破坏，引起安全事故。
4.现有技术，专利公开号为cn103388602a的发明专利，一种协同式高精度液压双缸同步系统及其控制方法，通过基于高速开关阀及模糊控制策略的协同式双缸同步控制方法，利用高速开关阀的流量特性以及模糊控制策略，实现对液压缸的协同速度控制实现双缸同步控制以及现有技术为液压驱动方式。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于：解决提高双电动缸同步的问题。
6.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
7.一种双电动缸同步控制方法，包括以下步骤：
8.s100，设置第一电动缸和第二电动缸之间允许的位置差异值，并将其作为双电动缸同步的第一检测阈值；设置所述第一电动缸和所述第二电动缸之间允许的力矩差异值，并将其作为所述双电动缸同步的第二检测阈值；
9.s200，所述第一电动缸和所述第二电动缸同步伸出对其位置进行实时检测，获取所述双电动缸相对初始状态的伸出长度差异值，并与所述第一检测阈值进行实时对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；通过伺服电机运行电流对电动缸的力矩进行实时监测，获取所述双电动缸的力矩差异值，并将其与所述第二检测阈值对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；
10.其中，所述双电动缸同时进行所述第一检测阈值和所述第二检测阈对比，对于每
个电动缸的第一检测阈值和第二检测阈值对比结果任一一项不符合要求的，则动态调整长度差异值或力矩差异值大的电动缸的伺服电机的转速；若所述长度差异值大于两倍以上的第一检测阈值或力矩差异值大于两倍以上的第二检测阈值，则同时使所述双电动缸停机，并报警。
11.优点：通过对双电动缸的行程和力矩差异进行采集并判断，并动态调整电动缸的伺服电机的转速，使控制双电动缸同步，提高同步精度。
12.在本发明的一实施例，所述第一检测阈值为1～5mm。
13.在本发明的一实施例，根据负载重心在水平面的投影与所述第一电动缸和所述第二电动缸的距离，获取所述第二检测阈值。
14.在本发明的一实施例，所述第二检测阈值通过以下公式获取：
15.f＝(db/da-0.85)*fb；
16.式中，f表示为第二检测阈值，da表示为负载重心在水平面的投影与第一电动缸之间的距离，db表示为负载重心在水平面的投影与第二电动缸之间的距离，fb表示为第二电动缸的力矩值。
17.在本发明的一实施例，在步骤s200中，对所述第一电动缸和所述第二电动缸的位置同步精度判断，包括以下步骤：
18.s211，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出；
19.s212，采集所述双电动缸的伺服电机的旋转角度；
20.s213，获取所述第一电动缸和所述第二电动缸的行程差值；
21.s214，判断所述行程差值与所述第一检测阈值对比，若所述行程差值大于所述第一检测阈值，则将旋转角度大的伺服电机转速降为80％，旋转角度小的伺服电机转速保持不变；当所述行程差值低于所述第一检测阈值的40％时，则恢复旋转角度大的伺服电机转速。
22.在本发明的一实施例，所述行程差值通过以下公式获取：
23.s＝∣ua/360/r*p-ub/360/r*p∣；
24.式中，s表示为行程差值，ua/360/r*p表示为第一电动缸的行程，ub/360/r*p表示为第二电动缸的行程，ua和ub表示为第一电动缸的伺服电机的旋转角度和第二电动缸的伺服电机的旋转角度，r表示为电动缸的减速比，p表示为电动缸中丝杆的螺距。
25.在本发明的一实施例，在步骤s200中，所述双电动缸的力矩差异值判断，包括以下步骤：
26.s221，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出；
27.s222，获取所述双电动缸输出的力矩差异值；
28.s223，判断所述力矩差异值与所述第二检测阈值对比，当力矩差异值大于所述第二检测阈值时，将力矩大的电动缸的伺服电机的转速降为80％，力矩小的电动缸的伺服电机的转速保持不变；当力矩差异值低于所述第二检测阈值的50％后，则电动缸的伺服电机的转速恢复。
29.一种双电动缸同步控制系统，包括：第一电动缸、第二电动缸、分别驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸的驱动器、与所述驱动器通信连接的控制器、为所述第一电动缸、第二电动缸和所述驱动器和所述的控制器供电的电源组件；其中，所述控制器控制驱动器
分别驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸工作，实时采集所述第一电动缸和所述第二电动缸的行程、电流、转速和旋转角度信息；
30.所述控制器还执行权利要求1-7任一所述的双电动缸同步控制方法，并发送同步指令，使所述第一电动缸和所述第二电动缸同步。
31.在本发明的一实施例，所述第一电动缸和所述第二电动缸具有相同的行程、收拢长度和功率。
32.在本发明的一实施例，所述第一电动缸和所述第二电动缸均包括伺服电机和编码器；所述编码器位于所述伺服电机内部的后端，实时反馈所述伺服电机的转速和旋转角度信息。
33.与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够实时对双电动缸的变化行程和力矩值的差异进行采集和判断，避免了由负载加工制造精度偏差造成力矩偏差过大甚至卡死的现象，相对仅力矩同步，避免了因电动缸损坏造成的安全事故。本发明同步精度高，系统运行安全和可靠。
附图说明
34.图1为本发明实施例的一种双电动缸同步控制方法的流程图。
35.图2为本发明实施例的双电动缸的示意图。
36.图3为本发明实施例的一种双电动缸同步控制系统的示意图。
37.图4为本发明实施例的控制双电动缸同步的示意图。
具体实施方式
38.为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
39.术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
40.请参阅图1至图3所示，本发明提供一种双电动缸同步控制方法，包括以下步骤：
41.s100，设置第一电动缸和第二电动缸之间允许的位置差异值，并将其作为双电动缸同步的第一检测阈值；设置所述第一电动缸和所述第二电动缸之间允许的力矩差异值，并将其作为所述双电动缸同步的第二检测阈值。
42.根据负载a的实际情况，设置第一电动缸110与第二电动缸120之间允许的位置差异值k，根据负载a的重心与电动缸的距离关系，设置电动缸110与电动缸120之间允许的力矩差异值f。其中，所述的双电动缸指的是第一电动缸110与第二电动缸120。
43.s200，所述第一电动缸和所述第二电动缸同步伸出对其位置进行实时检测，获取所述双电动缸相对初始状态的伸出长度差异值，并与所述第一检测阈值进行实时对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；通过伺服电机运行电流对电动缸的力矩进行实时监测，获取所述双电动缸的力矩差异值，并将其与所述第二检测阈值对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速。
44.其中，双电动缸同时进行所述第一检测阈值和所述第二检测阈对比，对于每个电动缸的第一检测阈值和所述第二检测阈值对比结果任一一项不符合要求的，则动态调整长度差异值或力矩差异值大的电动缸的伺服电机的转速。若所述长度差异值大于两倍以上的第一检测阈值或力矩差异值大于两倍以上的第二检测阈值，则同时使双电动缸停机，并报警。
45.其中，所述第一检测阈值为1～5mm。当电动缸位置差异较大时，即伸出长度差异较大时，设备将受扭力破坏，第一检测阈值为设备不受力破坏的临界值。
46.根据图1至图4所示，在本发明的一实施例中，在步骤s200中，对第一电动缸110与第二电动缸120的位置同步精度判断，包括以下步骤：
47.s211，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出。
48.控制器300控制驱动器200驱动电动缸110与电动缸120伸出。
49.s212，采集所述双电动缸的伺服电机的旋转角度。
50.编码器115实时向控制器300反馈双电动缸的伺服电机111的旋转角度。
51.s213，获取所述第一电动缸和所述第二电动缸的行程差值。
52.控制器300计算第一电动缸110与第二电动缸120的行程和行程差值。具体的，所述行程差值通过以下公式获取：
53.s＝∣ua/360/r*p-ub/360/r*p∣；
54.式中，s表示为行程差值，ua/360/r*p表示为第一电动缸的行程，ub/360/r*p表示为第二电动缸的行程，ua和ub表示为第一电动缸的伺服电机的旋转角度和第二电动缸的伺服电机的旋转角度，r表示为电动缸的减速比，p表示为电动缸中丝杆的螺距。
55.s214，判断所述行程差值与所述第一检测阈值对比，若所述行程差值大于所述第一检测阈值，则将旋转角度大的伺服电机转速降为80％，旋转角度小的伺服电机转速保持不变；当所述行程差值低于所述第一检测阈值的40％时，则恢复旋转角度大的伺服电机转速。
56.根据图1至图4所示，在本发明的一实施例中，根据负载重心在水平面的投影与第一电动缸110和第二电动缸120的距离，获取所述第二检测阈值。其中，所述第二检测阈值通过以下公式获取：
57.f＝(db/da-0.85)*fb；
58.式中，f表示为第二检测阈值，da表示为负载重心在水平面的投影与第一电动缸之间的距离，db表示为负载重心在水平面的投影与第二电动缸之间的距离，fb表示为第二电动缸的力矩值。
59.在步骤s200中，所述双电动缸的力矩差异值判断，包括以下步骤：
60.s221，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出。
61.s222，获取所述双电动缸输出的力矩差异值。
62.伺服电机111实时向控制器300反馈第一电动缸110和第二电动缸120输出的力矩值。
63.s223，判断所述力矩差异值与所述第二检测阈值对比，当力矩差异值大于所述第二检测阈值时，将力矩大的电动缸的伺服电机的转速降为80％，力矩小的电动缸的伺服电机的转速保持不变；当力矩差异值低于所述第二检测阈值的50％后，则电动缸的伺服电机
的转速恢复。
64.其中，所述力矩差异值通过以下公式获取：
65.f＝∣fa-fb∣；
66.式中，f表示为力矩差异值，fa表示为第一电动缸输出的力矩，fb表示为第二电动缸输出的力矩。
67.请参阅图2至图4所示，本发明还提供一种双电动缸同步控制系统，包括地盘100、位于底盘100上的第一电动缸110和第二电动缸120、分别驱动第一电动缸110和第二电动缸120的驱动器200、与驱动器200通信连接的控制器300和为第一电动缸110、第二电动缸120、驱动器200和控制器300供电的电源组件400。其中，控制器300控制驱动器200分别驱动第一电动缸110和第二电动缸120工作，实时采集第一电动缸110和第二电动缸120的行程、电流、转速和旋转角度信息。以及控制器300执行双电动缸同步控制方法，并根据方法中获取的结果，并发送同步指令，使第一电动缸110和第二电动缸120同步。
68.请参阅图2至图4所示，在本发明的一实施例中，具体的，第一电动缸110和第二电动缸120均包括伺服电机111、减速机112、驱动齿轮组件113、缸体114和编码器115。编码器115位于伺服电机111内部的后端，并与控制器300通信连接，实时向控制器300反馈伺服电机111的转速和旋转角度信息。且伺服电机111与驱动器200连接，驱动器200驱动伺服电机111转动，其减速机112与伺服电机111的输出短连接，减速机112与驱动齿轮组件113连接，驱动齿轮组件113与缸体114连接，缸体114与负载a铰接。通过伺服电机111转动，同步带动减速机112转动，间接带动驱动齿轮组件113转动，使缸体114，对负载a进行举升和倒伏工作。其中，第一电动缸110和第二电动缸120具有相同的行程、收拢长度和功率，这里所说的行程是电动缸的行程参数一致。
69.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
70.以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

技术特征：
1.一种双电动缸同步控制方法，其特征在于，包括以下步骤：s100，设置第一电动缸和第二电动缸之间允许的位置差异值，并将其作为双电动缸同步的第一检测阈值；设置所述第一电动缸和所述第二电动缸之间允许的力矩差异值，并将其作为所述双电动缸同步的第二检测阈值；s200，所述第一电动缸和所述第二电动缸同步伸出对其位置进行实时检测，获取所述双电动缸相对初始状态的伸出长度差异值，并与所述第一检测阈值进行实时对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；通过伺服电机运行电流对电动缸的力矩进行实时监测，获取所述双电动缸的力矩差异值，并将其与所述第二检测阈值对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；其中，所述双电动缸同时进行所述第一检测阈值和所述第二检测阈对比，对于每个电动缸的第一检测阈值和第二检测阈值对比结果任一一项不符合要求的，则动态调整长度差异值或力矩差异值大的电动缸的伺服电机的转速；若所述长度差异值大于两倍以上的第一检测阈值或力矩差异值大于两倍以上的第二检测阈值，则同时使所述双电动缸停机，并报警。2.根据权利要求1的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，所述第一检测阈值为1～5mm。3.根据权利要求1的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，根据负载重心在水平面的投影与所述第一电动缸和所述第二电动缸的距离，获取所述第二检测阈值。4.根据权利要求3的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，其中，所述第二检测阈值通过以下公式获取：f＝(db/da-0.85)*fb；式中，f表示为第二检测阈值，da表示为负载重心在水平面的投影与第一电动缸之间的距离，db表示为负载重心在水平面的投影与第二电动缸之间的距离，fb表示为第二电动缸的力矩值。5.根据权利要求1的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，在步骤s200中，对所述第一电动缸和所述第二电动缸的位置同步精度判断，包括以下步骤：s211，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出；s212，采集所述双电动缸的伺服电机的旋转角度；s213，获取所述第一电动缸和所述第二电动缸的行程差值；s214，判断所述行程差值与所述第一检测阈值对比，若所述行程差值大于所述第一检测阈值，则将旋转角度大的伺服电机转速降为80％，旋转角度小的伺服电机转速保持不变；当所述行程差值低于所述第一检测阈值的40％时，则恢复旋转角度大的伺服电机转速。6.根据权利要求5的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，所述行程差值通过以下公式获取：s＝∣ua/360/r*p-ub/360/r*p∣；式中，s表示为行程差值，ua/360/r*p表示为第一电动缸的行程，ub/360/r*p表示为第二电动缸的行程，ua和ub表示为第一电动缸的伺服电机的旋转角度和第二电动缸的伺服电机的旋转角度，r表示为电动缸的减速比，p表示为电动缸中丝杆的螺距。7.根据权利要求4的所述的双电动缸同步控制方法，其特征在于，在步骤s200中，所述
双电动缸的力矩差异值判断，包括以下步骤：s221，驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸伸出；s222，获取所述双电动缸输出的力矩差异值；s223，判断所述力矩差异值与所述第二检测阈值对比，当力矩差异值大于所述第二检测阈值时，将力矩大的电动缸的伺服电机的转速降为80％，力矩小的电动缸的伺服电机的转速保持不变；当力矩差异值低于所述第二检测阈值的50％后，则电动缸的伺服电机的转速恢复。8.一种双电动缸同步控制系统，其特征在于，包括：第一电动缸、第二电动缸、分别驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸的驱动器、与所述驱动器通信连接的控制器、为所述第一电动缸、第二电动缸和所述驱动器和所述的控制器供电的电源组件；其中，所述控制器控制驱动器分别驱动所述第一电动缸和所述第二电动缸工作，实时采集所述第一电动缸和所述第二电动缸的行程、电流、转速和旋转角度信息；所述控制器还执行权利要求1-7任一所述的双电动缸同步控制方法，并发送同步指令，使所述第一电动缸和所述第二电动缸同步。9.根据权利要求8所述的双电动缸同步控制系统，其特征在于，所述第一电动缸和所述第二电动缸具有相同的行程、收拢长度和功率。10.根据权利要求9所述的双电动缸同步控制系统，其特征在于，所述第一电动缸和所述第二电动缸均包括伺服电机和编码器；所述编码器位于所述伺服电机内部的后端，实时反馈所述伺服电机的转速和旋转角度信息。

技术总结
本发明公开一种双电动缸同步控制方法及系统，所述方法包括：设置第一电动缸和第二电动缸之间允许的位置差异值，并将其作为双电动缸同步的第一检测阈值；设置所述第一电动缸和所述第二电动缸之间允许的力矩差异值，并将其作为所述双电动缸同步的第二检测阈值；所述第一电动缸和所述第二电动缸同步伸出对其位置进行实时检测，获取所述双电动缸相对初始状态的伸出长度差异值，并与所述第一检测阈值进行实时对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速；通过伺服电机运行电流对电动缸的力矩进行实时监测，获取所述双电动缸的力矩差异值，并将其与所述第二检测阈值对比，以动态调整电动缸的伺服电机的转速。通过本发明，能够提高同步精度。步精度。步精度。


技术研发人员：李科选 查金水 王美焰 郭绪猛 杨猛 丁浩
受保护的技术使用者：中国电子科技集团公司第三十八研究所
技术研发日：2023.04.25
技术公布日：2023/8/16