本公開涉及焊接技術領域,具體而言,涉及一種多電機的送絲控制系統及方法。
背景技術:
焊接,作為一種十分常用的連接工藝,在工業生產和制造中發揮重要作用。焊絲是焊接時作為填充金屬或同時作為導電用的金屬絲焊接材料。焊接時作為填充金屬或同時作為導電用的金屬絲焊接材料。在氣焊和鎢極氣體保護電弧焊時,焊絲用作填充金屬;在埋弧焊、電渣焊和其他熔化極氣體保護電弧焊時,焊絲既是填充金屬,同時也是導電電極。
焊接施工中焊絲一般采用電機將焊絲輸送到焊炬的前端,用于焊接。但在有些場合,如造船、專用車等行業,焊接作業位置和焊絲輸送的源頭較遠,因此需要遠距離輸送焊絲。在這種情況下,由于焊絲輸送路徑較遠,焊絲的驅動需要克服路徑中較大的摩擦阻力,此時只依靠焊絲源頭的推動電機無法實現穩定的送絲。
需要說明的是,在上述背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解,因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現有技術的信息。
技術實現要素:
本公開的目的在于提供一種多電機的送絲控制系統及方法,進而至少在一定程度上克服由于相關技術的限制和缺陷而導致的一個或者多個問題。
根據本公開的一個方面,提供一種多電機的送絲控制系統,包括:
多個送絲單元,各送絲單元分別包括電機、速度傳感器、電流傳感器和送絲驅動機構,所述速度傳感器用于檢測所述電機的速度信號,所述電流傳感器用于檢測所述電機的電流信號,其中,各送絲單元的電機分別具有自身的速度環,且各送絲單元的速度環按照同一速度指令運行,所述多個送絲單元中至少部分電機具有自身的電流環,且所述電流環中至少部分電流環與其自身送絲單元的電機電流和其他至少一個送絲單元的電機電流相關聯;
控制器,所述控制器根據速度指令、各速度傳感器反饋的速度信號以及各電流傳感器反饋的電流信號控制各送絲單元的電機等速運行。
在本公開的一種示例性實施例中,所述控制器包括控制單元、驅動單元和反饋接收單元;其中,
所述反饋接收單元用于接收各速度傳感器反饋的速度信號和各電流傳感器反饋的電流信號并輸出至所述控制單元;
所述控制單元用于接收所述反饋接收單元輸出的所述速度信號和所述電流信號并根據所述速度指令輸出控制信號至所述驅動單元;
所述驅動單元用于接收所述控制單元的所述控制信號驅動相應電機的運轉。
在本公開的一種示例性實施例中,所述電流環中另一部分電流環與其自身送絲單元的電機電流相關聯。
在本公開的一種示例性實施例中,所述多個送絲單元中另一部分部分電機不具有自身的電流環。
在本公開的一種示例性實施例中,所述多個送絲單元包括第1至N送絲單元,第1至N送絲單元分別包括第一至第N電機、第1至N速度傳感器、第1至N電流傳感器,所述第1至N速度傳感器分別用于輸出所述第一至第N電機的第1至N速度信號,所述第1至N電流傳感器分別用于輸出第一至第N電機的第1至N電流信號。
在本公開的一種示例性實施例中,所述第i-1電機根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第N電機根據所述第N電流信號控制其電機電流。
在本公開的一種示例性實施例中,所述第i-1電機根據所述第i-1電流信號至所述第N電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第N電機根據所述第N電流信號控制其電機電流。
在本公開的一種示例性實施例中,所述第i電機根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第1電機根據所述第1電流信號控制其電機電流。
在本公開的一種示例性實施例中,所述第i電機根據所述第i電流信號至所述第1電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第1電機根據所述第1電流信號控制其電機電流。
根據本公開的一個方面,提供一種用于上述的多電機的送絲控制系統的多電機的送絲控制方法,包括:
接收速度指令、各送絲單元的各速度傳感器反饋的速度信號、各送絲單元的各電流傳感器反饋的電流信號;
根據所述速度指令、所述速度信號以及所述電流信號控制各送絲單元的電機等速運行。
在本公開的一種示例性實施例中,所述多個送絲單元包括第1至N送絲單元,第1至N送絲單元分別包括第一至第N電機、第1至N速度傳感器、第1至N電流傳感器,所述第1至N速度傳感器分別用于輸出所述第一至第N電機的第1至N速度信號,所述第1至N電流傳感器分別用于輸出第一至第N電機的第1至N電流信號,其中所述根據所述速度指令、所述速度信號以及所述電流信號控制各送絲單元的電機等速運行包括:
控制各送絲單元的電機的速度環按照同一速度指令運行;以及
根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制所述第i-1電機的電機電流;根據所述第N電流信號控制所述第N電機的電機電流;或者
根據所述第i-1電流信號至所述第N電流信號控制所述第i-1電機的電機電流;根據所述第N電流信號控制所述第N電機的電機電流;或者
根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制所述第i電機的電機電流;根據所述第1電流信號控制所述第1電機的電機電流;或者
根據所述第i電流信號至所述第1電流信號控制所述第i電機的電機電流;根據所述第1電流信號控制所述第1電機的電機電流;2≤i≤N。
本公開某些實施例中的多電機的送絲控制系統及方法,多個送絲單元中的電機通過速度傳感器和電流傳感器分別檢測其速度信號及電流信號,并反饋至控制器,通過控制器的控制信號能夠使得各送絲單元的電機等速平穩運行,從而可以實現穩定的送絲。
應當理解的是,以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的,并不能限制本公開。
附圖說明
此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分,示出了符合本公開的實施例,并與說明書一起用于解釋本公開的原理。顯而易見地,下面描述中的附圖僅僅是本公開的一些實施例,對于本領域普通技術人員來講,在不付出創造性勞動的前提下,還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1示意性示出本公開示例實施方式中的一種多電機的送絲控制系統的示意圖。
圖2示意性示出本公開示例實施方式中的一種兩個電機構成的送絲控制系統的示意圖。
圖3示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的一種控制方式的示意圖。
圖4示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的另一種控制方式的示意圖。
圖5示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第一種控制方式的示意圖。
圖6示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第二種控制方式的示意圖。
圖7示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第三種控制方式的示意圖。
圖8示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第四種控制方式的示意圖。
圖9示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的又一種控制方式的示意圖。
圖10示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的再一種控制方式的示意圖。
圖11示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第五種控制方式的示意圖。
圖12示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第六種控制方式的示意圖。
圖13示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第七種控制方式的示意圖。
圖14示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第八種控制方式的示意圖。
圖15示意性示出本公開示例實施方式中的一種多電機的送絲控制方法的流程圖。
具體實施方式
現在將參考附圖更全面地描述示例實施方式。然而,示例實施方式能夠以多種形式實施,且不應被理解為限于在此闡述的范例;相反,提供這些實施方式使得本公開將更加全面和完整,并將示例實施方式的構思全面地傳達給本領域的技術人員。所描述的特征、結構或特性可以以任何合適的方式結合在一個或更多實施方式中。在下面的描述中,提供許多具體細節從而給出對本公開的實施方式的充分理解。然而,本領域技術人員將意識到,可以實踐本公開的技術方案而省略所述特定細節中的一個或更多,或者可以采用其它的方法、組元、裝置、步驟等。在其它情況下,不詳細示出或描述公知技術方案以避免喧賓奪主而使得本公開的各方面變得模糊。
此外,附圖僅為本公開的示意性圖解,并非一定是按比例繪制。圖中相同的附圖標記表示相同或類似的部分,因而將省略對它們的重復描述。附圖中所示的一些方框圖是功能實體,不一定必須與物理或邏輯上獨立的實體相對應??梢圆捎密浖问絹韺崿F這些功能實體,或在一個或多個硬件模塊或集成電路中實現這些功能實體,或在不同網絡和/或處理器裝置和/或微控制器裝置中實現這些功能實體。
現有技術中可以采用前端電機和后端電機分別獨立的驅動送絲機構實現焊絲輸送,但在焊接過程中,這兩個電機轉速可能出現變化或不協調,從而導致焊接電弧不穩定,影響焊接質量。因而需要優化送絲控制系統,解決送絲不穩定的問題。
本發明實施方式首先提供了一種多電機的送絲控制系統,可以包括:多個送絲單元,各送絲單元分別包括電機、速度傳感器、電流傳感器和送絲驅動機構,所述速度傳感器用于檢測所述電機的速度信號,所述電流傳感器用于檢測所述電機的電流信號,其中,各送絲單元的電機分別具有自身的速度環,且各送絲單元的速度環按照同一速度指令運行,所述多個送絲單元中至少部分電機具有自身的電流環,且所述電流環中至少部分電流環與其自身送絲單元的電機電流和其他至少一個送絲單元的電機電流相關聯;控制器,所述控制器根據速度指令、各速度傳感器反饋的速度信號以及各電流傳感器反饋的電流信號控制各送絲單元的電機等速運行。由此可以實現多電機情況下穩定的送絲。
圖1示意性示出本公開示例實施方式中的一種多電機的送絲控制系統的示意圖。
如圖1所示,該多電機的送絲控制系統10可以包括第一送絲單元、第二送絲單元直至第N送絲單元和控制器,所述控制器可以接收外部輸入的速度指令。這里N為大于等于2的正整數。
其中,所述第一送絲單元可以包括第一電流傳感器、第一速度傳感器、第一電機和第一送絲驅動機構。所述第二送絲單元可以包括第二電流傳感器、第二速度傳感器、第二電機和第二送絲驅動機構?!贜送絲單元可以包括第N電流傳感器、第N速度傳感器、第N電機和第N送絲驅動機構。
其中,所述第1至N速度傳感器可以分別用于輸出所述第一至第N電機的第1至N速度信號;所述第1至N電流傳感器可以分別用于輸出第一至第N電機的第1至N電流信號。
本發明實施例中,假設第一送絲單元為用于從焊絲盤或焊絲筒抽取焊絲的后端第一送絲單元。焊絲盤材料一般分為金屬和塑料(ABS+PC)兩種。焊絲盤是指用以儲存、收集焊絲的工具。第二至第N送絲單元和控制器用于實現長距離送絲,且各送絲單元之間相隔一段距離。
在示例性實施例中,第一送絲單元、第二送絲單元直至第N送絲單元的第一電機、第二電機直至第N電機分別具有自身的速度環,且各送絲單元的速度環按照同一速度指令運行。
在示例性實施例中,第一送絲單元、第二送絲單元直至第N送絲單元中至少部分電機具有自身的電流環,且所述電流環中至少部分電流環與其自身送絲單元的電機電流和其他至少一個送絲單元的電機電流相關聯。
在示例性實施例中,第一送絲單元、第二送絲單元直至第N送絲單元中至少部分電機具有自身的電流環,且所述電流環中另一部分電流環(除與其自身送絲單元的電機電流和其他至少一個送絲單元的電機電流相關聯的所述至少部分電流環以外的其他電流環)與其自身送絲單元的電機電流相關聯。例如,該另一部分電流環僅與其自身送絲單元的電機電流有關。
在示例性實施例中,第一送絲單元、第二送絲單元直至第N送絲單元中另一部分電機(除具有自身的電流環的送絲單元的所述至少部分電機以外的其他電機)不具有自身的電流環。
在示例性實施例中,所述第i-1電機可以根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第N電機根據所述第N電流信號控制其電機電流。
在示例性實施例中,所述第i-1電機可以根據所述第i-1電流信號至所述第N電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第N電機根據所述第N電流信號控制其電機電流。
在示例性實施例中,所述第i電機可以根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第1電機根據所述第1電流信號控制其電機電流。
在示例性實施例中,所述第i電機可以根據所述第i電流信號至所述第1電流信號控制其電機電流,2≤i≤N;所述第1電機根據所述第1電流信號控制其電機電流。
本發明實施方式的多電機的送絲控制系統,通過采集多個電機的電流信號和速度信號作為反饋,利用反饋的速度信號和電流信號實現多環控制,實現了精確的多電機同步,進而達到了穩定送絲的目的。避免了現有技術中由于送絲路徑長、阻力大或送絲路徑不暢導致的送絲不穩定。
下面分別通過圖2-圖8對上述實施例進行舉例說明。
圖2示意性示出本公開示例實施方式中的一種兩個電機構成的送絲控制系統的示意圖。
這里以兩個電機構成的送絲控制系統為例進行說明。
如圖2所示,該送絲控制系統20可以包括第一送絲單元和第二送絲單元以及控制器。
第一送絲單元可以包括第一電流傳感器、第一速度傳感器(或者稱為第一速度編碼器)、第一電機和由兩個送絲輪構成的第一送絲驅動機構。本發明實施例中,可以通過第一送絲驅動機構的兩個送絲輪抽取焊絲。
第二送絲單元可以包括第二電流傳感器、第二速度傳感器(或者稱為第二速度編碼器)、第二電機和由兩個送絲輪構成的第二送絲驅動機構。
繼續參考圖2所示,所述控制器可以包括反饋接收單元、控制單元和驅動單元,所述控制器可以用于控制所述第一電機和所述第二電機的運轉。其中,所述控制單元分別與所述反饋接收單元和所述驅動單元連接。
本發明實施例中,所述反饋接收單元用于接收各速度傳感器反饋的速度信號和各電流傳感器反饋的電流信號并輸出至所述控制單元。所述控制單元用于接收所述反饋接收單元輸出的所述速度信號和所述電流信號并根據所述速度指令輸出控制信號至所述驅動單元。所述驅動單元用于接收所述控制單元的所述控制信號驅動相應電機的運轉。
需要說明的是,雖然本發明實施例及圖示中只繪出了一個控制器,但本公開對此不作限定,在其他實施例中,也可以采用多個控制器。
具體的,所述反饋接收單元用于接收第一電機和第二電機的速度反饋和電流反饋,輸出到所述控制單元;所述驅動單元接收所述控制單元的PWM(Pulse Width Modulation,脈沖寬度調制)信號驅動所述第一電機和所述第二電機的運轉;所述控制單元接收來自所述反饋接收單元的速度信號和電流信號從而根據所述速度指令輸出PWM信號到所述驅動單元,驅動電機運轉。其中,所述第一電機和所述第二電機兩個電機的運轉由自己的速度環和電流環控制,所述速度環為外環,所述電流環為內環。
圖3示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的一種控制方式的示意圖。
如圖3所示,其中兩個電機的運轉由自己的速度環(或電壓環)和電流環(或扭矩環)控制,速度環(或電壓環)為外環,電流環(或扭矩環)為內環。
電流環是以電流信號作為反饋信號的控制環節。速度環是以速度信號作為反饋信號的控制環節。電流環為內環,它主要起到提高系統的機械特性的作用。其反饋元件一般為電流互感器。速度環在電流環外面,它主要起到控制轉速的作用。其反饋元件一般為模擬測速機或編碼器。
電流環的輸入是速度環PID(Proportion Integration Differentiation,比例積分微分)調節后的那個輸出,電流環的輸入值和電流環的反饋值進行比較后的差值在電流環內做PID調節輸出給電機,“電流環的反饋”是在驅動器內部安裝在每相的霍爾元件(磁場感應變為電流電壓信號)反饋給電流環的。電流環就是控制電機轉矩的,所以在轉矩模式下驅動器的運算最小,動態響應最快。在系統進行速度控制的同時系統也在進行電流/轉矩的控制以達到對速度的相應控制。
速度環的輸入就是所述速度指令和電機的速度反饋,速度環輸入值和速度環反饋值進行比較后的差值在速度環做PID調節(主要是比例增益和積分處理)后輸出到電流環。速度環的反饋來自于電機的速度反饋。速度環控制包含了速度環和電流環。
其中,所述第一電機的速度環按照所述速度指令以自身的電機速度作為反饋運行,電流環同時將自身的電機電流和第二電機的電機電流作為反饋實現控制。所述第二電機的速度環按照同一速度指令以自身的電機速度作為反饋運行,電流環以自身的電機電流作為反饋實現控制。
具體的,第一電機的速度環為外環,將所述速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第一速度控制,經PID控制后輸出作為第一電流控制的給定,同時與作為反饋的第二電機的電機電流和自身的電機電流經PID運算后,輸入到第一電流控制,經PID運算后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
第二電機的速度環為外環,將同一速度指令和作為反饋的第二電機輸出速度的差值,輸入到第二速度控制,經PID控制后輸出作為第二電流控制的給定,同時與作為反饋的自身的電機電流運算后,輸入到第二電流控制,經PID運算后輸出到第二驅動單元控制第二電機的運轉。
具體原理如下:運轉時,第一電機和第二電機均按照所述速度指令運轉,第二電機的負載主要來源于前面送絲路徑的阻力和后面送絲路徑的阻力,由于焊接時前面送絲路徑的阻力基本不變,因此第二電機的負載波動主要由后面送絲路徑的阻力的變化引起。當第二電機負載變大時,導致第二電機速度變慢,第二電機的電機電流增加,其通過自身的速度環調整后速度恢復到速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第一電機的電流反饋,使第一電機的輸出扭矩增加,從而使第一電機幫助第二電機克服增大的負載;當第二電機負載變小時,導致第二電機速度變快,第二電機的電機電流減小,其通過自身的速度環調整后速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第一電機的電流反饋,使第一電機的輸出扭矩減小,從而使第二電機分擔一部分第一電機的負載,最終第一電機和第二電機等速平穩運行。
圖4示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的另一種控制方式的示意圖。
如圖4所示,其與上述圖3所示的實施例的區別之處在于,僅第一電機同時具有自身的速度環和電流環;而第二電機僅具有自身的速度環,不具有自身的電流環。具體的,第二電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第二電機輸出速度的差值,輸入到第二速度控制,經PID控制后輸出到第二驅動單元控制第二電機的運轉。
其中,該第一電機的速度環按照所述速度指令以自身的電機速度作為反饋運行,該第一電機的電流環將自身的電機電流和該第二電機的電機電流作為反饋實現控制。
圖5示意性示出本公開示例實施方式中的一種N(這里N≥3)個電機構成的送絲控制系統的第一種控制方式的示意圖。該N個電機構成的送絲控制系統可以包括第一送絲單元,包括第一電機、第一速度傳感器/編碼器、第一電流傳感器和第一送絲驅動機構;第二送絲單元,包括第二電機、第二速度傳感器/編碼器、第二電流傳感器和第二送絲驅動機構;……第(N-1)送絲單元,包含第(N-1)電機、第(N-1)速度傳感器/編碼器、第(N-1)電流傳感器和第(N-1)送絲驅動機構;第N送絲單元,包含第N電機、第N速度傳感器/編碼器、第N電流傳感器和第N送絲驅動機構;控制器,包含控制單元、反饋接收單元和驅動單元。其中,所述反饋接收單元用于接收電機的速度反饋和電流反饋,輸出到所述控制單元;所述驅動單元接收所述控制單元的PWM信號驅動電機的運轉;所述控制單元接收來自所述反饋接收單元的信號從而根據速度指令輸出PWM信號到所述驅動單元,驅動電機運轉。其中,該第1至N電機的運轉由自己的速度環和電流環控制,速度環為外環,電流環為內環。
圖5是將圖2的兩個電機構成的送絲控制系統擴展到多個(大于等于3個)電機,該系統包括用于從焊絲盤或焊絲筒抽取焊絲的后端第一電機、用于實現長距離送絲的離第一電機一段距離的第二電機、用于實現長距離送絲的離第二電機一段距離的第三電機,以此類推,直至用于實現長距離送絲的離第(N-1)電機一段距離的第N電機和控制器??刂破靼刂茊卧Ⅱ寗訂卧头答伣邮諉卧?,用于控制所有電機的運轉。其中所有電機的運作由自己的速度環(或電壓環)和電流環(或扭矩環)控制,速度環(或電壓環)為外環,電流環(或扭矩環)為內環。所有電機的速度環按照同一速度指令運行,而每個電機的電流環除了將自身電機電流作為反饋外,還將前面距離最近的電機的電流作為反饋,例如第N-1電機的電流環控制除了將自身電機電流作為反饋,也以第N電機的電流作為反饋,以便實現所有電機的平穩運行。
具體的,第一電機的速度環為外環,將速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第一速度控制,經PID控制后輸出作為第一電流控制的給定,同時與作為反饋的第二電機的電機電流和自身的電機電流運算后,輸入到第一電流控制,經PID運算后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
第二電機的速度環為外環,將同一速度指令和作為反饋的第二電機輸出速度的差值,輸入到第二速度控制,經PID控制后輸出作為第二電流控制的給定,同時與作為反饋的第三電機的電機電流和的自身的電機電流運算后,輸入到第二電流控制,經PID運算后輸出到第二驅動單元控制第二電機的運轉。
以此類推,第(N-1)電機的速度環為外環,將速度指令和作為反饋的第(N-1)電機輸出速度的差值,輸入到第(N-1)速度控制,經PID控制后輸出作為第(N-1)電流控制的給定,同時與作為反饋的第N電機的電機電流和自身的電機電流運算后,輸入到第(N-1)電流控制,經PID運算后輸出到第(N-1)驅動單元控制第(N-1)電機的運轉。
具體的,第N電機的速度環為外環,將同一速度指令和作為反饋的第N電機輸出速度的差值,輸入到第N速度控制,經PID控制后輸出作為第N電流控制的給定,同時與作為反饋的自身的電機電流運算后,輸入到第N電流控制,經PID運算后輸出到第N驅動單元控制第N電機的運轉。
具體原理為:當第N電機負載變大時,導致第N電機速度變慢,電流增加,其通過自身的速度環調整后速度恢復到速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第(N-1)電機的電流反饋,使第(N-1)電機的輸出扭矩增加,從而使第(N-1)電機幫助第N電機克服增大的負載;當第N電機負載變小時,導致第N電機速度變快,第N電機電流減小,其通過自身的速度環調整后速度恢復到速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第(N-1)電機的電流反饋,使第(N-1)電機的輸出扭矩減小,從而使第N電機分擔一部分第(N-1)電機的負載,以此類推,最終第一電機、第二電機、直到第N電機的速度同步,運行平穩。
圖6示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第二種控制方式的示意圖。
如圖6所示,其與圖5所示的實施例的區別之處在于,第1至第N-1電機具有自身的電流環和速度環;而第N電機僅具有自身的速度環,不具有自身的電流環。具體的,第N電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第N電機輸出速度的差值,輸入到第N速度控制,經PID控制后輸出到第N驅動單元控制第N電機的運轉。
其中,第一至第N-1電機的速度環分別將速度指令和作為反饋的第一至第N-1電機輸出速度的差值,輸入到第一至第N-1速度控制,經PID控制后輸出作為第一至第N-1電流控制的給定,同時與作為反饋的第二至第N電機的電機電流和自身的電機電流運算后,分別輸入至第一至第N-1電流控制,經PID運算后分別輸出到第一至第N-1驅動單元控制第一至N-1電機的運轉。
圖7示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第三種控制方式的示意圖。
如圖7所示,對于多電機(大于等于3)而言,也可以采取以下方式:所有電機的速度環按照同一速度指令運行,而每個電機的電流環將自身的電機電流和前面所有電機的電機電流作為反饋,即第(N-1)電機電流環控制以自身電機電流和第N電機電流作為反饋,對于第(N-2)電機電流環控制以自身電機電流、第(N-1)電機電流和第N電機電流作為反饋,依次類推,對于第1電機電流電流環控制以自身電機電流、第2電機電流、第3電機電流…和第N電機電流作為反饋,以便實現所有電機的平穩運行。
圖8示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第四種控制方式的示意圖。
如圖8所示,其與圖7所示的實施例的區別之處在于,第1至第N-1電機具有自身的電流環和速度環;而第N電機僅具有自身的速度環,不具有電流環。具體的,第N電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第N電機輸出速度的差值,輸入到第N速度控制,經PID控制后輸出到第N驅動單元控制第N電機的運轉。
圖9示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的又一種控制方式的示意圖。
如圖9所示,還是以兩個電機為例進行說明。該兩個電機構成的送絲控制系統包括用于從焊絲盤或焊絲筒抽取焊絲的后端第一電機、用于實現長距離送絲的離第一電機一段距離的第二電機和控制器??刂破靼刂茊卧?、驅動單元和反饋接收單元,用于控制兩個電機的運轉,其中兩個電機的運轉由自己的速度環(或電壓環)和電流環(或扭矩環)控制,速度環(或電壓環)為外環,電流環(或扭矩環)為內環。
其中,第一電機的速度環按照速度指令以自身的電機速度作為反饋運行,電流環以自身電機電流作為反饋實現控制。第二電機的速度環按照同一速度以自身的速度作為反饋運行,電流環同時將自身的電機電流和第一電機電流作為反饋實現控制。
具體的,第一電機的速度環為外環,將速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第二速度控制,經PID控制后輸出作為第一電流控制的給定,同時與作為反饋的自身的電機電流運算后,輸入到第一電流控制,經PID運算后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
第二電機的速度環為外環,將速度指令和作為反饋的第二電機輸出速度的差值,輸入到第二速度控制,經PID控制后輸出作為第二電流控制的給定,同時與作為反饋的第一電機電流和自身的電機電流運算后,輸入到第二電流控制,經PID運算后輸出到第二驅動單元控制第二電機運轉。
具體原理如下:運轉時,第一電機和第二電機均按照速度指令運轉,第一電極的負載主要來源于前面送絲路徑的阻力和后面焊絲盤的阻力,由于焊接時后面焊絲盤的阻力基本不變,因此第一電機的負載波動主要由前面送絲路徑的阻力的變化引起。當第一電機負載變大時,導致第一電機速度變慢,第一電機電流增加,其通過自身的速度環調整后速度恢復到速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第二電機的電流反饋,使第二電機的輸出扭矩增加,從而使第二電機幫助第一電機克服增大的負載;當第一電機負載變小時,導致第一電機速度變快,第一電機電流減小,其通過自身的速度環調整后速度恢復到速度指令值運轉,同時,利用此電流作為第二電機的電流反饋,使第二電機的輸出扭矩減小,從而使第一電機分擔一部分第二電機的負載,最終第一電機和第二電機等速平穩運行。
圖10示意性示出圖2所示的兩個電機構成的送絲控制系統的再一種控制方式的示意圖。
如圖10所示,其與圖9所示的實施例的區別之處在于,第一電機僅具有自身的速度環,不具有電流環;而第二電機具有自身的速度環和電流環。具體的,第一電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第一速度控制,經PID控制后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
圖11示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第五種控制方式的示意圖。
圖11是將圖2所示的送絲控制系統擴展到多個(大于等于3個)電機,該系統包括用于從焊絲盤或焊絲筒抽取焊絲的后端第一電機、用于實現長距離送絲的離第一電機一段距離的第二電機、用于實現長距離送絲的離第二電機一段距離的第三電機,以此類推,用于實現長距離送絲的離第(N-1)電機一段距離的第N電機和控制器??刂破靼刂茊卧?、驅動單元和反饋接收單元,用于控制所有電機的運轉,其中所有電機的運轉由自己的速度環(或電壓環)和電流環(或扭矩環)控制,速度環(或電壓環)為外環,電流環(或扭矩環)為內環。所有電機的速度環按照同一速度指令運行,而每個電機電流除了將自身電機電流作為反饋外,還將后面距離最近電機的電流作為反饋,例如第N電機電流環控制以第(N-1)電機電流作為反饋,再例如第(N-1)電機電流環控制以第(N-2)電機電流作為反饋,以此類推,以便實現所有電機的平穩運行。
圖12示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第六種控制方式的示意圖。
如圖12所示,其與圖11所示的實施例的區別之處在于,第一電機僅具有自身的速度環,不具有自身的電流環;而第二至第N電機同時具有自身的速度環和電流環。具體的,第一電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第一速度控制,經PID控制后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
圖13示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第七種控制方式的示意圖。
如圖13所示,對于多電機而言,也可以采取以下方式:所有電機的速度環按照同一速度指令運行,而每個電機電流環將自身電機電流和后面所有電機的電流作為反饋,例如第N電機電流環控制以自身電機和第(N-1)電機電流、第(N-2)電機電流、第(N-3)電機電流、直至第一電機電流作為反饋,以此類推,以便實現所有電機的平穩運行。
圖14示意性示出本公開示例實施方式中的一種N個電機構成的送絲控制系統的第八種控制方式的示意圖。
如圖14所示,其與圖13的實施例的區別之處在于,第一電機僅具有自身的速度環,不具有自身的電流環;而第二至第N電機同時具有自身的速度環和電流環。具體的,第一電機的速度環將同一速度指令和作為反饋的第一電機輸出速度的差值,輸入到第一速度控制,經PID控制后輸出到第一驅動單元控制第一電機的運轉。
綜上可知,可將第一至第N電機中不與其他送絲單元的電機電流發生關聯的電機(例如第一電機或第N電機)的電流環去除,而僅保留第一至第N電機中與其他送絲單元的電機電流發生關聯的電機(例如第一至第N-1電機或第2至第N電機)的電流環。
需要說明的是,上述實施例中均是以該第一至第N電機中的一個(例如第一電機或第N電機)電機的電流環不與其他送絲單元的電機電流產生關聯,但本公開并不限定于此。在其他實施例中,該第一至第N電機中可以有多個(兩個以上)電機的電流環不與其他送絲單元的電機電流產生關聯,此時,也可以保留第一至第N電機中不與其他送絲單元的電機電流發生關聯的部分電機的電流環,而去除第一至第N電機中不與其他送絲單元的電機電流發生關聯的另一部分電機的電流環。
此外,雖然上述實施例中,選擇第1電機或者第N電機具有獨立的電流環,即該第1電機或者該第N電機的電流環僅和其自身電機電流相關聯,而不參考其他送絲單元的電機電流,但本公開并不限定于此,在其他實施例中,該第1至第N電機的電流環均可以與其他一個或者多個送絲單元的電機電流相關聯,或者該第1至第N電機中有一部分的電流環與其他一個或者多個送絲單元的電機電流相關聯,而另外一部分的電流環(大于1個)只與其自身的電機電流有關。
圖15示意性示出本公開示例實施方式中的一種多電機的送絲控制方法的流程圖。該多電機的送絲控制方法可以應用于上述發明實施例中的多電機的送絲控制系統。
如圖15所示,該多電機的送絲控制方法可以包括以下步驟。
在步驟S100中,接收速度指令、各送絲單元的各速度傳感器反饋的速度信號、各送絲單元的各電流傳感器反饋的電流信號。
在步驟S110中,根據所述速度指令、所述速度信號以及所述電流信號控制各送絲單元的電機等速運行。
在示例性實施例中,所述多個送絲單元包括第1至N送絲單元,第1至N送絲單元分別包括第一至第N電機、第1至N速度傳感器、第1至N電流傳感器,所述第1至N速度傳感器分別用于輸出所述第一至第N電機的第1至N速度信號,所述第1至N電流傳感器分別用于輸出第一至第N電機的第1至N電流信號,其中所述根據所述速度指令、所述速度信號以及所述電流信號控制各送絲單元的電機等速運行包括:
控制各送絲單元的電機的速度環按照同一速度指令運行;以及
根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制所述第i-1電機的電機電流;根據所述第N電流信號控制所述第N電機的電機電流;或者
根據所述第i-1電流信號至所述第N電流信號控制所述第i-1電機的電機電流;根據所述第N電流信號控制所述第N電機的電機電流;或者
根據所述第i-1電流信號和所述第i電流信號控制所述第i電機的電機電流;根據所述第1電流信號控制所述第1電機的電機電流;或者
根據所述第i電流信號至所述第1電流信號控制所述第i電機的電機電流;根據所述第1電流信號控制所述第1電機的電機電流;2≤i≤N。
上述多電機的送絲控制方法中各步驟的具體實現細節已經在對應的多電機的送絲控制系統中進行了詳細的描述,因此此處不再贅述。
應當注意,盡管在上文詳細描述中提及了用于動作執行的設備的若干模塊或者單元,但是這種劃分并非強制性的。實際上,根據本公開的實施方式,上文描述的兩個或更多模塊或者單元的特征和功能可以在一個模塊或者單元中具體化。反之,上文描述的一個模塊或者單元的特征和功能可以進一步劃分為由多個模塊或者單元來具體化。
此外,盡管在附圖中以特定順序描述了本公開中方法的各個步驟,但是,這并非要求或者暗示必須按照該特定順序來執行這些步驟,或是必須執行全部所示的步驟才能實現期望的結果。附加的或備選的,可以省略某些步驟,將多個步驟合并為一個步驟執行,以及/或者將一個步驟分解為多個步驟執行等。
通過以上的實施方式的描述,本領域的技術人員易于理解,這里描述的示例實施方式可以通過軟件實現,也可以通過軟件結合必要的硬件的方式來實現。因此,根據本公開實施方式的技術方案可以以軟件產品的形式體現出來,該軟件產品可以存儲在一個非易失性存儲介質(可以是CD-ROM,U盤,移動硬盤等)中或網絡上,包括若干指令以使得一臺計算設備(可以是個人計算機、服務器、移動終端、或者網絡設備等)執行根據本公開實施方式的方法。
本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里公開的發明后,將容易想到本公開的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本公開的任何變型、用途或者適應性變化,這些變型、用途或者適應性變化遵循本公開的一般性原理并包括本公開未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的,本公開的真正范圍和精神由所附的權利要求指出。