舞台同步升降控制系统和方法
专利名称：舞台同步升降控制系统和方法
技术领域：
本发明涉及舞台电机驱动同步控制系统，特别涉及整体舞台升降的电机驱动同步 控制系统和方法。
背景技术：
在传统的舞台同步传动系统中，当各执行机构输入功率较大或各执行机构之间的 距离较远时，一般采用独立控制的非刚性联接传动方法，即实行多电机同步驱动。但在同步 驱动系统中，由于系统受诸多因素的影响，各部分将会产生不同程度的波动，转速偏离正常 值，造成系统的不同步运行。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种同步偏差较小的舞台升降同步控制系统。本发明的目的之二在于提供一种同步偏差较小的舞台升降同步控制方法。本发明的目的之一可以这样实现，设计一种舞台升降同步控制系统，包括两台以 上电机、与电机配合的变频器；所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制 动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通 过D/A模块连接；晶体管I/O模块；绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接 电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。本发明的目的之二可以这样实现，设计一种舞台升降同步控制方法，采集位移信 号通过控制器的比较和运算得出控制量，补偿给变频器控制电机运转纠正偏差；采用位置 闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节环控制给定信号以主变频器为定值， 而其它的变频器为变值。本发明解决了现有异步电机没有配重的工况下，驱动的平台跨度大，同步精度高 的高精度同步控制问题。本发明既具有快速的动态响应又具备高精度的稳态定位性能，达 到自动纠正的功能。达到了平台跨度长20米，同步提升位置偏差在士2mm的要求。
图1是本发明较佳实施例的系统结构示意图；图2是本发明较佳实施例的功能模块图。图3是本发明较佳实施例的PID控制算法流程图。图4是本发明较佳实施例的平台定位调试曲线图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的描述。如图1、图2所示，一种舞台升降同步控制系统，包括两台以上电机、与电机配合的 变频器；
所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接；晶体管I/O模块，绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。该系统还包括继电器I/O模块，用于接收变频器发送报警信号后系统断电。主电源向所有变频器提供电源，经各自独立整流逆变控制。每个变频器各自连接 一个电机，电机上都带有编码器，脉冲信号输入到PG卡，通过转换反馈到变频器，组成矢量 控制的速度闭环系统。每个变频器有各自独立的制动单元和制动电阻，当电机处于制动状 态或平台在下降时，整流电压增高，通过制动单元将能量消耗在制动电阻上，达到准备定 位。控制器与变频器采用D/A模块连接。各元件之间的相互连接及外部设备的接线采用端 子连接，每个端子分别标有端子排名称及端子号。本发明的控制方法采用位置闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节 环控制给定信号以主变频器为定值，而其它的变频器为变值。将自动速度调节环(ASR)调 节之前的给定信号以主变频器为定值，而其它的变频器为变值，通过控制器的运算送到对 应的从变频器，在位移的精度上保证同步，并根据最终反馈的位移信号进行比较，通过增量 式PID运算后，补偿给从变频器，达到自动纠正的功能。如图2所示，舞台升降同步控制系统，包括两台以上起升变频器，其中一台为主变 频器1、其余则为从变频器2，主变频器上配备的PG卡3、制动单元4、制动电阻5，从变频器 上配备的PG卡6、制动单元7、制动电阻8 ；主电机9、从电机10，主电机上配备的增量式编 码器11、从电机上配备的增量式编码器12 ；控制器13，即单片机/PLC ；D/A模块14，晶体管 I/O模块15，继电器I/O模块16，主电机的平台提升位置检测用的多圈绝对编码器17，从电 机的平台提升位置检测用的多圈绝对编码器18。本发明采用电机速度闭环控制，位置PID闭环控制，在位置闭环控制的基础上增 加了自动速度调节环(ASR)，由比值系数K构成的前馈通道，称为比值控制或前馈控制。比 值控制与位置跟随控制的有机结合，明显提高了平台的位置同步控制性能。控制器13同时向主变频器1、从变频器2发出方向指令，给定频率通过运算同时发 给主变频器1、从变频器2，主变频器1接收的频率是控制器13给定的固定频率，从变频器 2接收的频率=给定频率秘，从低速到高速的整个调速范围内，比值K系数是自动可变的， 其特性曲线是非线性的，从而保证了在动态过程中平台的同步关系。主变频器1、从变频器 2各自通过编码器的反馈信号通过PG运算补偿变频器形成速度闭环系统。如图3所示，位移通过主多圈绝对编码器17采集定值r(k)、从多圈绝对编码器18 采集脉冲计算值y(k)后反馈到控制器13进行计算偏差e(k)并进行比较，通过PID运算补 偿给从变频器2的控制量U (k)，本发明采用积分分离PID控制，消除静差，提高精度，减小系 统较大的超调，甚至振荡。积分分离PID控制算法离散化PID控制算式为
权利要求
1.一种舞台升降同步控制系统，包括两台以上电机、与电机配合的变频器；其特征在于所述电机上配备增量式编码器； 所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻； 还包括控制器，控制器向变频器发送指令； D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接； 晶体管I/O模块；绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。
2.根据权利要求1所述的舞台升降同步控制系统，其特征在于还包括继电器I/O模块，用于接收变频器发送报警信号后系统断电。
3.根据权利要求1所述的舞台升降同步控制系统的控制方法，其特征在于采集位移 信号通过控制器的比较和运算得出控制量，补偿给变频器控制电机运转纠正偏差；采用位 置闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节环控制给定信号以主变频器为定 值，而其它的变频器为变值。
4.根据权利要求3所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于绝对编码器反馈的位 移信号，通过控制器进行比较和进行PID运算后，补偿给从变频器。
5.根据权利要求4所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于所述PID控制算式为
6.根据权利要求4所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于所述增量式PID控制 算式为
全文摘要
一种舞台升降同步控制系统和方法，涉及电机驱动同步控制系统，特别涉及整体舞台升降的电机驱动同步控制系统和方法。舞台升降同步控制系统包括两台以上电机、与电机配合的起变频器；所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接；晶体管I/O模块，绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。本发明解决了现有异步电机没有配重的工况下，驱动的平台跨度大，同步精度高的高精度同步控制问颗。
文档编号H02P5/74GK102142800SQ20101059712
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者丁亮, 刘道强, 戎志刚, 李明, 肖杨 申请人:深圳华强数码电影有限公司
技术领域：
本发明涉及舞台电机驱动同步控制系统，特别涉及整体舞台升降的电机驱动同步 控制系统和方法。
背景技术：
在传统的舞台同步传动系统中，当各执行机构输入功率较大或各执行机构之间的 距离较远时，一般采用独立控制的非刚性联接传动方法，即实行多电机同步驱动。但在同步 驱动系统中，由于系统受诸多因素的影响，各部分将会产生不同程度的波动，转速偏离正常 值，造成系统的不同步运行。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种同步偏差较小的舞台升降同步控制系统。本发明的目的之二在于提供一种同步偏差较小的舞台升降同步控制方法。本发明的目的之一可以这样实现，设计一种舞台升降同步控制系统，包括两台以 上电机、与电机配合的变频器；所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制 动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通 过D/A模块连接；晶体管I/O模块；绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接 电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。本发明的目的之二可以这样实现，设计一种舞台升降同步控制方法，采集位移信 号通过控制器的比较和运算得出控制量，补偿给变频器控制电机运转纠正偏差；采用位置 闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节环控制给定信号以主变频器为定值， 而其它的变频器为变值。本发明解决了现有异步电机没有配重的工况下，驱动的平台跨度大，同步精度高 的高精度同步控制问题。本发明既具有快速的动态响应又具备高精度的稳态定位性能，达 到自动纠正的功能。达到了平台跨度长20米，同步提升位置偏差在士2mm的要求。
图1是本发明较佳实施例的系统结构示意图；图2是本发明较佳实施例的功能模块图。图3是本发明较佳实施例的PID控制算法流程图。图4是本发明较佳实施例的平台定位调试曲线图。
具体实施例方式以下结合实施例对本发明作进一步的描述。如图1、图2所示，一种舞台升降同步控制系统，包括两台以上电机、与电机配合的 变频器；
所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接；晶体管I/O模块，绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。该系统还包括继电器I/O模块，用于接收变频器发送报警信号后系统断电。主电源向所有变频器提供电源，经各自独立整流逆变控制。每个变频器各自连接 一个电机，电机上都带有编码器，脉冲信号输入到PG卡，通过转换反馈到变频器，组成矢量 控制的速度闭环系统。每个变频器有各自独立的制动单元和制动电阻，当电机处于制动状 态或平台在下降时，整流电压增高，通过制动单元将能量消耗在制动电阻上，达到准备定 位。控制器与变频器采用D/A模块连接。各元件之间的相互连接及外部设备的接线采用端 子连接，每个端子分别标有端子排名称及端子号。本发明的控制方法采用位置闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节 环控制给定信号以主变频器为定值，而其它的变频器为变值。将自动速度调节环(ASR)调 节之前的给定信号以主变频器为定值，而其它的变频器为变值，通过控制器的运算送到对 应的从变频器，在位移的精度上保证同步，并根据最终反馈的位移信号进行比较，通过增量 式PID运算后，补偿给从变频器，达到自动纠正的功能。如图2所示，舞台升降同步控制系统，包括两台以上起升变频器，其中一台为主变 频器1、其余则为从变频器2，主变频器上配备的PG卡3、制动单元4、制动电阻5，从变频器 上配备的PG卡6、制动单元7、制动电阻8 ；主电机9、从电机10，主电机上配备的增量式编 码器11、从电机上配备的增量式编码器12 ；控制器13，即单片机/PLC ；D/A模块14，晶体管 I/O模块15，继电器I/O模块16，主电机的平台提升位置检测用的多圈绝对编码器17，从电 机的平台提升位置检测用的多圈绝对编码器18。本发明采用电机速度闭环控制，位置PID闭环控制，在位置闭环控制的基础上增 加了自动速度调节环(ASR)，由比值系数K构成的前馈通道，称为比值控制或前馈控制。比 值控制与位置跟随控制的有机结合，明显提高了平台的位置同步控制性能。控制器13同时向主变频器1、从变频器2发出方向指令，给定频率通过运算同时发 给主变频器1、从变频器2，主变频器1接收的频率是控制器13给定的固定频率，从变频器 2接收的频率=给定频率秘，从低速到高速的整个调速范围内，比值K系数是自动可变的， 其特性曲线是非线性的，从而保证了在动态过程中平台的同步关系。主变频器1、从变频器 2各自通过编码器的反馈信号通过PG运算补偿变频器形成速度闭环系统。如图3所示，位移通过主多圈绝对编码器17采集定值r(k)、从多圈绝对编码器18 采集脉冲计算值y(k)后反馈到控制器13进行计算偏差e(k)并进行比较，通过PID运算补 偿给从变频器2的控制量U (k)，本发明采用积分分离PID控制，消除静差，提高精度，减小系 统较大的超调，甚至振荡。积分分离PID控制算法离散化PID控制算式为
权利要求
1.一种舞台升降同步控制系统，包括两台以上电机、与电机配合的变频器；其特征在于所述电机上配备增量式编码器； 所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻； 还包括控制器，控制器向变频器发送指令； D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接； 晶体管I/O模块；绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。
2.根据权利要求1所述的舞台升降同步控制系统，其特征在于还包括继电器I/O模块，用于接收变频器发送报警信号后系统断电。
3.根据权利要求1所述的舞台升降同步控制系统的控制方法，其特征在于采集位移 信号通过控制器的比较和运算得出控制量，补偿给变频器控制电机运转纠正偏差；采用位 置闭环控制和自动速度调节环控制；其中自动速度调节环控制给定信号以主变频器为定 值，而其它的变频器为变值。
4.根据权利要求3所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于绝对编码器反馈的位 移信号，通过控制器进行比较和进行PID运算后，补偿给从变频器。
5.根据权利要求4所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于所述PID控制算式为
6.根据权利要求4所述的舞台升降同步控制方法，其特征在于所述增量式PID控制 算式为
全文摘要
一种舞台升降同步控制系统和方法，涉及电机驱动同步控制系统，特别涉及整体舞台升降的电机驱动同步控制系统和方法。舞台升降同步控制系统包括两台以上电机、与电机配合的起变频器；所述电机上配备增量式编码器；所述变频器，配备PG卡、制动单元、制动电阻；还包括控制器，控制器向变频器发送指令；D/A模块，控制器和变频器通过D/A模块连接；晶体管I/O模块，绝对编码器，用于舞台提升位置检测；所述变频器连接电机，增量式编码器的信号输送给PG卡，PG卡反馈到变频器。本发明解决了现有异步电机没有配重的工况下，驱动的平台跨度大，同步精度高的高精度同步控制问颗。
文档编号H02P5/74GK102142800SQ20101059712
公开日2011年8月3日 申请日期2010年12月14日 优先权日2010年12月14日
发明者丁亮, 刘道强, 戎志刚, 李明, 肖杨 申请人:深圳华强数码电影有限公司
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