本發(fā)明涉及升降平臺(tái)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于多直驅(qū)直線電機(jī)的升降平臺(tái)及其控制方法。

背景技術(shù)：

在現(xiàn)代化工業(yè)制造、運(yùn)輸環(huán)境下，人力搬運(yùn)已經(jīng)逐漸被市場(chǎng)所淘汰，取而代之的是節(jié)省人力、財(cái)力的升降設(shè)備。無論在生產(chǎn)物流、建筑施工、土木工程，還是在日常生活的各個(gè)領(lǐng)域，升降機(jī)械無處不在，有了越來越廣泛的應(yīng)用。

目前，升降機(jī)主要包含纜索式升降機(jī)與剪叉式液壓升降機(jī)等。纜索式升降平臺(tái)的原理是：通過旋轉(zhuǎn)電機(jī)拉動(dòng)鋼絲繩以產(chǎn)生直線運(yùn)動(dòng)。在實(shí)際應(yīng)用中面臨著換向速度慢，能量損耗等問題，同時(shí)鋼絲繩易斷裂，滑輪結(jié)構(gòu)易老化，存在著安全隱患。而液壓式升降平臺(tái)同樣面臨著運(yùn)行速度慢，能耗高等問題，同時(shí)其噪音較大，許多車載液壓升降平臺(tái)以柴油為動(dòng)力不利于節(jié)能環(huán)保。

此外，這兩種升降平臺(tái)的位置控制精度都不高，無法在線對(duì)平臺(tái)的平衡性進(jìn)行校正，不能滿足具有高精度位置要求的升降平臺(tái)系統(tǒng)。

雖然在精密加工行業(yè)，已經(jīng)引入了直線電機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)較高精度的控制。但是，直線電機(jī)的可以輸出的推力遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)配合旋轉(zhuǎn)-直線轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)。而如果采用多直線電機(jī)的方式，則相互間的協(xié)作較為困難，尤其是在對(duì)高精度位置要求、所需推力又遠(yuǎn)高于直線電機(jī)可以輸出的最大推力的場(chǎng)合，多直線電機(jī)之間的協(xié)作困難的缺陷就更為明顯。

在升降平臺(tái)領(lǐng)域，各電機(jī)之間位置、速度的一致性是升降平臺(tái)保持穩(wěn)定性、準(zhǔn)確性的基礎(chǔ)。而且，升降平臺(tái)領(lǐng)域，由于上述應(yīng)用直線電機(jī)存在的客觀困難的原因，尚未有使用直線電機(jī)的先例。

對(duì)于集中式控制，為實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)操作，每個(gè)電機(jī)(工作單元)可以通過有線或無線的方式連接到主控制器，并將其實(shí)時(shí)的工作狀態(tài)傳送給其他單元。主控制器負(fù)責(zé)所有單元的操作、控制與決策，同時(shí)接收和調(diào)度所有需要的信息。然而，這種集中協(xié)調(diào)的方式要求主控制器具有快速的計(jì)算和數(shù)據(jù)處理能力，并要求全部信息的收集和交換。如果主控制器失去作用，整個(gè)系統(tǒng)將會(huì)崩潰。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，如信號(hào)傳輸失敗或者一個(gè)或多個(gè)單元斷開，整個(gè)控制系統(tǒng)也勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致性能惡化，甚至故障。此外，對(duì)于一組具有多個(gè)體的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，集中控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜，成本較高，即便可以實(shí)現(xiàn)，所得到的系統(tǒng)是不健全的或無效的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供一種基于多直線直驅(qū)電機(jī)的協(xié)同控制升降平臺(tái)及其控制方法，以便于解決現(xiàn)有技術(shù)中的不足。本發(fā)明提供一種基于多直線電機(jī)的協(xié)同控制升降平臺(tái)。該升降平臺(tái)可以實(shí)現(xiàn)高精度同步升降、姿態(tài)調(diào)整等功能，同時(shí)又能克服直線電機(jī)推力不足的缺陷。

本發(fā)明實(shí)施例提供了四種跟蹤控制系統(tǒng)的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，并對(duì)每個(gè)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制性能進(jìn)行了分析。

所述升降平臺(tái)還包括監(jiān)控平臺(tái)，所述決策機(jī)構(gòu)設(shè)于所述監(jiān)控平臺(tái)，各所述電機(jī)的狀態(tài)信息通過所述通信單元發(fā)送到同一所述決策機(jī)構(gòu)，使各所述發(fā)電可由同一所述決策機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)控制。

所述決策機(jī)構(gòu)包括相互獨(dú)立的多個(gè)協(xié)調(diào)控制器，各所述電機(jī)具有一所述協(xié)調(diào)控制器，各所述電機(jī)主體包括協(xié)調(diào)控制器、驅(qū)動(dòng)器單元、傳感器單元等，各所述電機(jī)主體的狀態(tài)信息按照拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)發(fā)送給鄰居電機(jī)。各所述電機(jī)為分布式設(shè)置，各自決策。各所述電機(jī)根據(jù)自身的運(yùn)動(dòng)信息、鄰居電機(jī)的運(yùn)動(dòng)信息及控制目標(biāo)，由自身的控制器獨(dú)立決策。

更具體的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種基于多直線電機(jī)的協(xié)同控制升降平臺(tái)，所述升降平臺(tái)包括基座、多臺(tái)直線電機(jī)、升降平面，各個(gè)直線電機(jī)的位置控制方式為通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的協(xié)同控制方式，所述升降平臺(tái)具備通訊拓?fù)淠K，并且包含能夠在線切換通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的鄰接矩陣，通過改變所述鄰接矩陣的賦值來使得所述升降平臺(tái)切換通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

可選的，各個(gè)所述直線電機(jī)的端部安裝有支點(diǎn)，所述升降平臺(tái)各電機(jī)之間具有能夠相互通訊的通訊單元，各個(gè)所述支點(diǎn)處安裝有壓力傳感器，所述升降平臺(tái)具備力反饋模塊，可以獲取各個(gè)壓力傳感器的受力值，所述支點(diǎn)優(yōu)選是球形支點(diǎn)。

可選的，所述鄰接矩陣為i行j列的矩陣，矩陣元素為aij，其中，aij的值為1代表第j個(gè)電機(jī)需接收第i個(gè)電機(jī)的實(shí)際位置作為自身的參考輸入，否則aij的值賦值為0。

可選的，所述多個(gè)直線電機(jī)為直驅(qū)式直線電機(jī)，優(yōu)選為直線開關(guān)磁阻電機(jī)或直線永磁同步電機(jī)。

可選的，所述支點(diǎn)的材料是金屬或碳纖維。

可選的，還包括監(jiān)控平臺(tái)，所述監(jiān)控平臺(tái)設(shè)置有決策機(jī)構(gòu)，各所述電機(jī)的狀態(tài)信息發(fā)送到所述決策機(jī)構(gòu)，使各所述電機(jī)由所述決策機(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)控制。

可選的，所述決策機(jī)構(gòu)包括相互獨(dú)立的多個(gè)協(xié)調(diào)控制器，各所述電機(jī)具有一所述協(xié)調(diào)控制器，各所述電機(jī)的協(xié)調(diào)控制器、驅(qū)動(dòng)器單元、傳感器單元、計(jì)算單元及通信單元連接，各所述電機(jī)的狀態(tài)信息按照拓?fù)渚W(wǎng)絡(luò)發(fā)送給相鄰電機(jī)。

可選的，所述多臺(tái)直線電機(jī)的總數(shù)目為三臺(tái)。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種用于控制升降平臺(tái)的控制方法，其控制程序中包含能夠在線切換通訊拓?fù)涞泥徑泳仃?，以?shí)現(xiàn)在線切換通訊拓?fù)涞墓δ堋?/p>

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其特征在于，包括指令，當(dāng)其在計(jì)算機(jī)上運(yùn)行時(shí)，使得計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述控制升降平臺(tái)的控制方法。

本發(fā)明的有益效果是：1)設(shè)置多個(gè)直線電機(jī)，實(shí)現(xiàn)了協(xié)同控制，提高工作效率；2)可以根據(jù)需要增加或減少控制系統(tǒng)中的電機(jī)數(shù)量，方便維護(hù)；3)可切換通訊拓?fù)涞泥徑泳仃?，從而便于根?jù)實(shí)際需要選擇不同的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本發(fā)明升降平臺(tái)示意圖。

圖2是本發(fā)明位置控制系統(tǒng)示意圖；

圖3a-3d是本發(fā)明通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明協(xié)同控制升降平臺(tái)軟硬件結(jié)構(gòu)圖

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說明的是，在本發(fā)明實(shí)施例中使用的術(shù)語是僅僅出于描述特定實(shí)施例的目的，而非旨在限制本發(fā)明。在本發(fā)明實(shí)施例和所附權(quán)利要求書中所使用的單數(shù)形式的“一種”、“所述”和“該”也旨在包括多數(shù)形式，除非上下文清楚地表示其他含義。還應(yīng)當(dāng)理解，本文中使用的術(shù)語“和/或”是指并包含一個(gè)或多個(gè)相關(guān)聯(lián)的列出項(xiàng)目的任何或所有可能組合。

本發(fā)明設(shè)計(jì)了協(xié)同控制的多直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的升降平臺(tái)系統(tǒng)及其控制方法。通過多直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)，克服了直線電機(jī)的推力不足的缺陷。通過協(xié)同控制，克服了多直線電機(jī)之間控制實(shí)現(xiàn)復(fù)雜、成本較高的缺陷。

本發(fā)明的電機(jī)可以采用任何一種直線電機(jī)，可選的，可以選擇采用直線開關(guān)磁阻電機(jī)(lsrm)。該電機(jī)的定子基座和動(dòng)子運(yùn)動(dòng)平臺(tái)通過導(dǎo)磁材料固定于定子槽內(nèi)。其中，定子基座和動(dòng)子運(yùn)動(dòng)平臺(tái)可以選擇均由硬鋁制材料構(gòu)成，也可以選擇由其他材料構(gòu)成，導(dǎo)磁材料可以選擇比如由硅鋼片壓制成。每一臺(tái)電機(jī)包含多組線圈，比如六組，直線編碼器固定于定子基座一側(cè)，以測(cè)量定子與動(dòng)子之間的相對(duì)位移并實(shí)時(shí)反饋給運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。電機(jī)結(jié)構(gòu)可以是本領(lǐng)域常見的電機(jī)結(jié)構(gòu)，也可以選擇這樣的電機(jī)結(jié)構(gòu)，比如主要包括定子基座、動(dòng)子、線圈、磁柵(光柵亦可)、編碼器、磁條(光柵條亦可)等。

圖1為多直線電機(jī)協(xié)同控制升降平臺(tái)100的示例，該協(xié)同控制升降平臺(tái)100主要由基座、升降平面1、多臺(tái)直線電機(jī)2組成。其中，該直線電機(jī)可以是任何一種直線電機(jī)，也可以是直線開關(guān)磁阻電機(jī)；該直線電機(jī)的數(shù)量可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，優(yōu)選是三臺(tái)，優(yōu)選所使用的各個(gè)直線電機(jī)機(jī)械及電氣參數(shù)完全一致，也可以有所不同。該基座可以是硬質(zhì)鋁構(gòu)成的，每臺(tái)電機(jī)的端部?jī)?yōu)選安裝有支點(diǎn)3，優(yōu)選是球形的，可以選擇搖桿球。該支點(diǎn)的材料優(yōu)選是硬材料，可以是金屬也可以是碳纖維等等硬材料。升降平面安放于各支點(diǎn)之上，球形支點(diǎn)可以保證升降平面的角度變化及動(dòng)態(tài)調(diào)整的自由性。

優(yōu)選的，根據(jù)實(shí)際需要，可以選擇在各支點(diǎn)處安裝壓力傳感器(未圖示)，以對(duì)升降平面的受力狀況進(jìn)行觀測(cè)，從而可以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)或定期的對(duì)升降平面的平衡進(jìn)行校正。

圖2為直線開關(guān)磁阻電機(jī)的位置控制系統(tǒng)框圖。位置指令作為參考輸入與磁柵編碼器采集的實(shí)際位置相比較，其差值經(jīng)過位置控制器得到期望的力輸出，與動(dòng)定子相對(duì)位置通過多項(xiàng)勵(lì)磁共同決定繞組導(dǎo)通順序及分配的力的大小，力/電流轉(zhuǎn)化關(guān)系式可以計(jì)算出各項(xiàng)繞組所分配的電流并施加給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器的電流環(huán)將確保電流輸出的快速性與穩(wěn)定性，驅(qū)動(dòng)器輸出的電流被供應(yīng)給電機(jī)線圈的每一項(xiàng)，以實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)的位置控制。磁柵編碼器對(duì)各電機(jī)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行采集，并反饋回來與參考輸入作比較。

多直線電機(jī)協(xié)同控制升降平臺(tái)中，該直線電機(jī)可以是任何一種直線電機(jī)，比如可以為直線開關(guān)磁阻電機(jī)。本發(fā)明的多直線電機(jī)協(xié)同控制升降平臺(tái)中，各個(gè)直線電機(jī)可以分別被視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各節(jié)點(diǎn)之間通過位置信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制，而通訊拓?fù)涫怯绊憛f(xié)同控制精度的關(guān)鍵因素。

本發(fā)明采用了通信拓?fù)涞姆绞絹磉M(jìn)行同步控制，采用同步控制作為控制律，不同電機(jī)位置信息的利用方式，形成了同步控制的不同控制拓?fù)?。基于分布式的?dòng)態(tài)協(xié)同控制理論，為協(xié)調(diào)跟蹤的多電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制提供了理論支持。本發(fā)明采用的升降平臺(tái)控制系統(tǒng)由多臺(tái)電機(jī)作為支撐，每臺(tái)電機(jī)的實(shí)際位置與參考輸入之間的誤差及各電機(jī)之間實(shí)際位置的誤差都將直接影響整個(gè)升降平臺(tái)的控制精度。對(duì)于本發(fā)明所提出的升降平臺(tái)而言，若想使升降平臺(tái)運(yùn)行平穩(wěn)，需要實(shí)時(shí)保證每臺(tái)電機(jī)具有相同的水平高度，否則，升降平臺(tái)的整個(gè)運(yùn)動(dòng)將不順暢，控制精度將會(huì)變差。

根據(jù)實(shí)際需要，可以設(shè)置多臺(tái)電機(jī)，每臺(tái)電機(jī)可以被視為一個(gè)節(jié)點(diǎn)，各幾點(diǎn)之間通過位置信息的傳遞，實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制。該多臺(tái)電機(jī)之間的位置調(diào)節(jié)采用通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的控制方法。以采用三臺(tái)直線電機(jī)為例，如圖3a-圖3d所示，可以設(shè)計(jì)出四種通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別命名為拓?fù)鋋、拓?fù)鋌、拓?fù)鋍與拓?fù)鋎。在所有拓?fù)渲?，?jié)點(diǎn)1接收期望的參考信號(hào)作為自己的輸入而不受其他節(jié)點(diǎn)的影響，因此，節(jié)點(diǎn)1處的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)可以被視為單直線開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制。在拓?fù)鋋中，節(jié)點(diǎn)1指向節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3，表明節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3分別接收來自節(jié)點(diǎn)1的信息。即節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3將節(jié)點(diǎn)1的實(shí)際位置輸出作為自身的參考輸入；在拓?fù)鋌中，節(jié)點(diǎn)2接收來自節(jié)點(diǎn)1的位置信息，而將自身的實(shí)際位置信息發(fā)送給節(jié)點(diǎn)3，形成從節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)2再到節(jié)點(diǎn)3的單向通訊鏈路；拓?fù)鋍與拓?fù)鋌相似，節(jié)點(diǎn)2接收來自節(jié)點(diǎn)1的位置信息，而不同之處在于節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3之間是雙向通訊的，即節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3把相互的實(shí)際位置信息作為參考輸入；拓?fù)鋎想較與拓?fù)鋍增加了由節(jié)點(diǎn)1到節(jié)點(diǎn)3的有向邊。在每一拓?fù)渲芯腥齻€(gè)節(jié)點(diǎn)，拓?fù)鋋與拓?fù)鋌只包含兩條有向邊，在拓?fù)鋍中，其中一條有向邊變?yōu)殡p向通訊，而拓?fù)鋎中，在拓?fù)鋋的基礎(chǔ)上增加了一條節(jié)點(diǎn)2與節(jié)點(diǎn)3之間的雙向通信。

以上的通訊拓?fù)涞脑O(shè)計(jì)是由于以下原因：當(dāng)出現(xiàn)工作臨時(shí)中斷、修復(fù)之后要重新啟動(dòng)電機(jī)工作，或者其他任何一種需要啟動(dòng)電機(jī)工作的時(shí)候，由于每臺(tái)電機(jī)的實(shí)際位置不一定都是理想的。具體到本發(fā)明應(yīng)用的領(lǐng)域即控制升降平臺(tái)的領(lǐng)域，上次中斷的時(shí)候的電機(jī)停止位置相互間未必是一致的高度或者是符合需求的相互的高度差，這個(gè)技術(shù)問題是之前的傳統(tǒng)做法中未能出現(xiàn)的，因?yàn)?，在傳統(tǒng)的做法中，為了電機(jī)的推力能夠符合推力的要求，直線電機(jī)往往只能使用在對(duì)推力要求不大的領(lǐng)域，一旦對(duì)推力的要求大過直線電機(jī)的推力范圍，就只能采用精度低的傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。但有些時(shí)候，傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的精度并不太符合實(shí)際需求，而且，對(duì)推力的要求實(shí)際也只是一臺(tái)直線電機(jī)的最大推力的若干倍而已。因此，本發(fā)明設(shè)計(jì)使用多臺(tái)直線電機(jī)來解決上述技術(shù)問題。但使用多臺(tái)直線電機(jī)就會(huì)帶來比如臨時(shí)中斷的時(shí)候各電機(jī)的停止位置不符合實(shí)際需求的情況，這時(shí)候，若采用將所有電機(jī)的位置復(fù)位，然后按照程序一直運(yùn)行到前次操作中斷的位置再行工作的做法，雖然也可以達(dá)到目的，但是，這樣的做法是費(fèi)時(shí)耗電的，而且，有些場(chǎng)合并不適合將電機(jī)復(fù)位再重新運(yùn)行。因此，本發(fā)明提出協(xié)同控制的辦法，并引入了鄰接矩陣的做法。

本發(fā)明的協(xié)同控制升降平臺(tái)的控制方法涉及圖論基礎(chǔ)及矩陣論基礎(chǔ)。圖論是描述多自主體系統(tǒng)內(nèi)通信與感知信息拓?fù)渥钪苯拥臄?shù)學(xué)工具。以g＝(v,e)來表示一個(gè)圖，v＝{v1,…,vn}代表非空節(jié)點(diǎn)的集合，節(jié)點(diǎn)vn代表第n臺(tái)直線開關(guān)磁阻電機(jī)控制單元。按照矩陣論的定義，鄰接矩陣q表示某幅圖中各節(jié)點(diǎn)的鄰接關(guān)系，行與列分別對(duì)應(yīng)該幅圖中n個(gè)節(jié)點(diǎn)的序列。矩陣中元素qhw的值若為1則表示節(jié)點(diǎn)h與節(jié)點(diǎn)w鄰接，若為0則表示不鄰接。

具體的，鄰接矩陣用來決定各臺(tái)電機(jī)以哪一臺(tái)或哪幾臺(tái)的實(shí)際位置作為參考輸入。鄰接矩陣為i行j列的矩陣，矩陣元素為aij。其中，aij的值若為1，代表第j個(gè)電機(jī)需接收第i個(gè)電機(jī)的實(shí)際位置作為自身的參考輸入，以此來相對(duì)于第i個(gè)電機(jī)調(diào)整自身的位置，以達(dá)到工作的目的，即達(dá)到協(xié)同控制升降平臺(tái)的目的。否則，aij的值賦值為0。因此，在控制界面中，通過改變鄰接矩陣中的元素值，就可以改變各個(gè)電機(jī)間的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

以三臺(tái)電機(jī)為例，鄰接矩陣為：

比如圖3a代表的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，表示第二臺(tái)電機(jī)和第三臺(tái)電機(jī)接收來自第一臺(tái)電機(jī)的實(shí)際位置作為自身的參考輸入，此時(shí)對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣的賦值為：

矩陣中第二列第一行數(shù)值為1，代表第二臺(tái)接收第一臺(tái)的實(shí)際位置，第三列第一行為1代表第三臺(tái)接收第一臺(tái)的實(shí)際位置。

而如果是圖3b代表的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，表示第2臺(tái)電機(jī)需接收第1臺(tái)電機(jī)的實(shí)際位置作為自身的參考輸入，并且，第3臺(tái)電機(jī)需接收第2臺(tái)電機(jī)的實(shí)際位置作為自身的參考輸入。此時(shí)對(duì)應(yīng)的鄰接矩陣的賦值為：

通過改變鄰接矩陣的賦值，以及根據(jù)實(shí)際需要設(shè)置電機(jī)的臺(tái)數(shù)，本發(fā)明可以容易的實(shí)現(xiàn)改變各個(gè)電機(jī)之間的通訊拓?fù)涞慕Y(jié)構(gòu)的目的，從而很方便的實(shí)現(xiàn)協(xié)同控制升降平臺(tái)的目的，而且，還可以很方便的在線切換各個(gè)電機(jī)的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的協(xié)同控制升降平臺(tái)軟硬件結(jié)構(gòu)如圖4所示。各電機(jī)控制子系統(tǒng)將各項(xiàng)線圈所需的電流值所對(duì)應(yīng)的電壓值施加給驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)器將輸出的電流傳送給電機(jī)線圈。各子系統(tǒng)通過編碼器采集接口將采集到的位置信息反饋回來進(jìn)行計(jì)算及實(shí)時(shí)觀測(cè)。各直線電機(jī)控制系統(tǒng)均作為一個(gè)子系統(tǒng)，各子系統(tǒng)包含各電機(jī)的位置控制器、勵(lì)磁函數(shù)模塊、力/電流轉(zhuǎn)化模塊、參考輸入模塊、選擇開個(gè)模塊、幅值增益模塊、力分配模塊等。軟件顯示界面由控制臺(tái)子系統(tǒng)編譯后生成，通過下位機(jī)的信息反饋，可以獲取各個(gè)子系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)并進(jìn)行觀測(cè)。通過觀測(cè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)系統(tǒng)各參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)在線調(diào)節(jié)。系統(tǒng)控制拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)決定了各電機(jī)之間的通訊鏈路，在控制程序中，包含可以在線切換通訊拓?fù)涞泥徑泳仃嚕梢愿鶕?jù)需求進(jìn)行拓?fù)涓?。各電機(jī)的速度、位移等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)被反饋至協(xié)同控制算法模塊中，當(dāng)開啟協(xié)同控制算法模塊的開關(guān)，該算法的控制律作為各電機(jī)的一個(gè)輸入增量對(duì)各電機(jī)的參考輸入一致性以及各電機(jī)之間實(shí)際位移的一致性進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)選的，可以選擇在各支點(diǎn)處安裝壓力傳感器，并將各支點(diǎn)處的壓力傳感器測(cè)的的數(shù)值作為協(xié)同控制升降平臺(tái)的輸入?yún)?shù)，以對(duì)升降平面的受力狀況進(jìn)行觀測(cè)，從而在調(diào)整電機(jī)位置的同時(shí)/或位置調(diào)整之前或之后進(jìn)行電機(jī)縱向位置的調(diào)節(jié)，從而對(duì)升降平面的平衡進(jìn)行校正。

本發(fā)明的協(xié)同控制的多直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的升降平臺(tái)系統(tǒng)及其控制方法，其跟現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)直線電機(jī)具有簡(jiǎn)單且堅(jiān)固的結(jié)構(gòu)，極大降低了運(yùn)動(dòng)過程中的能量損耗。

(2)直線電機(jī)運(yùn)行可靠性高，使用清潔能源，具有廣泛的應(yīng)用前景。

(3)基于多直線電機(jī)的協(xié)同控制的升降平臺(tái)相比于其他原理的升降平臺(tái)(如液壓、氣動(dòng)等)具有更高的穩(wěn)定性，更快的響應(yīng)速度以及更強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)能力，同時(shí)也可以通過各支點(diǎn)的力反饋，對(duì)平臺(tái)的平衡性進(jìn)行校正，可以實(shí)現(xiàn)快速、高精度的升降運(yùn)動(dòng)。

(4)不同于集中式控制，分布式或分散操作不需要任何中央處理單元，任何單元可以被視為一種自治，各單元系統(tǒng)有其自己的控制器、傳感器等，分別符合典型的閉環(huán)線性運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)。最終的全局控制目標(biāo)，只由本地控制器與本地控制器的獨(dú)立單元閉環(huán)系統(tǒng)之間的本地通信來實(shí)現(xiàn)，而不需要全局監(jiān)督或決策。

(5)矩陣論的引入，尤其是其中鄰接矩陣的引入，使得系統(tǒng)在線切換通訊拓?fù)涑蔀榭赡堋＿@點(diǎn)在復(fù)雜加工領(lǐng)域尤其具備應(yīng)用前景，用戶可以根據(jù)實(shí)際所處的加工過程，比如在某一加工步驟中斷后重啟時(shí)，根據(jù)實(shí)際加工需求來選擇適合的通訊拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

以上對(duì)本發(fā)明實(shí)施例公開的進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。