一种基于EtherCAT总线的实时精密补偿方法与流程

本发明涉及工业控制，特别是涉及一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法。

背景技术：

1、ethercat总线运动控制器目前大多是基于pc的控制软件，应用于印刷设备、风力发电机、实验台到剧院、运动场等诸多场景，特别是在高效的工程领域中，一切都可以通过ethercat总线运动控制器实现自动化。控制器中codesys软件的模块化思想以及其灵活的软件架构融入到整个平台，具有控制结构灵活多变、高同步性和高实时性的特点。

2、转台主要用于惯性导航系统和惯性元件检定、标定以及模拟飞行器、航空发动机等姿态运动，具有高动态跟踪、高速率精度、平稳性和高定位精度特性。目前转台普遍采用直接驱动进行控制，由于编码器安装误差和机械轴系回转误差等，造成从编码器读取的位置信息和实际位置信息存在偏差，导致速率精度和平稳性变差，定位精度变差。当前codesys软件中的运动补偿一种是基于到位停止后的补偿模块，另外一种是基于到位不停止的补偿模块，运动过程中均不能进行实时补偿。因此需要进一步考虑实时补偿技术，使ethercat总线运动控制器满足转台的应用需求。

技术实现思路

1、(1)要解决的技术问题

2、本发明实施例提供了一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，解决ethercat总线运动控制器难以应用于较高精度要求转台的技术问题。

3、(2)技术方案

4、本发明的实施例提出了一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，包括步骤：s1，系统初始化；s2，将驱动器模式设置为同步速度模式；s3，获取上位机或者hmi指令信息和运动方式；s4，点到点定位运动采用虚轴产生运动轨迹；s5，采用谐波补偿通过实时补偿数据表对位置轨迹实时补偿。

5、进一步地，计算实时补偿数据表的步骤为：将控制系统中谐波系数清零；点到点位置运动，测量等间隔角度的实际角度误差；计算谐波系数；生成实时补偿数据表。

6、进一步地，计算谐波系数具体为，通过补偿算法采用8次或11次谐波补偿，计算补偿系数并下载至底层控制系统中。

7、进一步地，生成实时补偿数据表具体为，计算实时补偿数据表，生成具有360000个补偿点的数据表格，补偿间隔为0.001°。

8、进一步地，生成实时补偿数据表以掉电保存数据类型进行保存。

9、进一步地，s4具体为，将虚轴实际位置设置为驱动器关联实轴的当前位置，将指令信息发送给虚轴产生实时位置轨迹。

10、进一步地，s4还包括通过轨迹算法模块生成正弦波、三角波、方波的实时位置轨迹。

11、进一步地，在s5中，期望轨迹经过谐波补偿后，控制系统再经过位置环pid和前馈控制算法，得到伺服所需的期望速度；控制系统激活外部设定功能，伺服的速度由外部信号接收模块接管，直接发送给实轴对应的驱动器直至运动完成，如果控制系统中间接收到来自上位机或者hmi的停止指令，需要产生相应的停止轨迹，直至运动完全停止，最后关闭外部设定功能。

12、(3)有益效果

13、综上，本发明采用谐波补偿通过实时补偿数据表对位置轨迹实时补偿，并在控制器系统中引入位置环和前馈控制算法，极大的减小了系统跟踪误差，通过实时精密补偿技术减小了码盘安装或机械轴系带来的误差，速率平稳性和速率精度及静态定位精度得到极大提高，使得ethercat总线运动控制系统能够满足转台这种特种设备的使用需求。

技术特征：

1.一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，包括步骤：

2.根据权利要求1所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，计算实时补偿数据表的步骤为：

3.根据权利要求2所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，计算谐波系数具体为，通过补偿算法采用8次或11次谐波补偿，计算补偿系数并下载至底层控制系统中。

4.根据权利要求2所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，生成实时补偿数据表具体为，计算实时补偿数据表，生成具有360000个补偿点的数据表格，补偿间隔为0.001°。

5.根据权利要求2所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，生成实时补偿数据表以掉电保存数据类型进行保存。

6.根据权利要求1所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，s4具体为，将虚轴实际位置设置为驱动器关联实轴的当前位置，将指令信息发送给虚轴产生实时位置轨迹。

7.根据权利要求1所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，s4还包括通过轨迹算法模块生成正弦波、三角波、方波的实时位置轨迹。

8.根据权利要求1所述的一种基于ethercat总线的实时精密补偿方法，其特征在于，在s5中，期望轨迹经过谐波补偿后，控制系统再经过位置环pid和前馈控制算法，得到伺服所需的期望速度；

技术总结
本发明涉及工业控制技术领域，特别是涉及一种基于EtherCAT总线的实时精密补偿方法。包括步骤：系统初始化；将驱动器模式设置为同步速度模式；获取上位机或者HMI指令信息和运动方式；点到点定位运动采用虚轴产生运动轨迹；采用谐波补偿通过实时补偿数据表对位置轨迹实时补偿。本发明采用谐波补偿通过实时补偿数据表对位置轨迹实时补偿，并在控制器系统中引入位置环和前馈控制算法，极大的减小了系统跟踪误差，通过实时精密补偿技术减小了码盘安装或机械轴系带来的误差，速率平稳性和速率精度及静态定位精度得到极大提高，使得EtherCAT总线运动控制系统能够满足转台这种特种设备的使用需求。

技术研发人员：安康康,孟凡军,黄金鑫
受保护的技术使用者：中国航空工业集团公司北京航空精密机械研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/11