一种电气同步控制系统及方法与流程

1.本发明涉及一种液压控制系统，特别涉及一种液压同步顶推的电气同步控制系统。


背景技术：

2.液压同步顶推是一种广泛应用于大型工程的液压系统，用于推动或举升重物。传统的液压系统中，通常由单一动力源(如单一电机或柴油发动机)驱动液压泵，再将液压油分配给各个油缸。然而，这种传统配置存在一些限制：
3.首先，由于系统只有一个动力源，很难实现多个液压缸的精确同步控制，导致工作效率较低。其次，单一动力源驱动液压泵，其输出液压流量和压力难以平衡，导致油缸的运动不稳定，容易产生震动和冲击。
4.为了克服这些问题，引入了双电机的电气同步控制系统。在该配置下，液压系统配备两个独立的电动机，分别驱动两个液压泵。但是配备的两个独立的电机即使是参数和性能一致的同型号电机，在设计制造过程中也有一定的误差累积，进而其转速有一定误差，因此两台电机协同工作时，累积的误差反映到实际工况中，依旧会导致误差过大，以至于影响系统正常工作。
5.为了克服传统液压系统的局限性，并提高液压同步顶推系统的性能和稳定性，双电机电气同步控制技术应运而生。该技术采用双独立电动机驱动液压泵，每个液压泵独立控制一个液压缸，从而实现液压缸的精确同步控制。通过控制双电机转速的一致性，并借助温度、电流、转速传感器等反馈装置，实时检测液压同步顶推系统的双电机的状态，确保双电机控制的同步性和稳定性。因此，双电机电气同步控制技术在液压同步顶推领域具有广阔的应用前景和重要意义。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明提供了一种双电机的电气同步控制系统及方法，可以有效解决背景技术中的双电机如何实现电气同步控制这一问题。
7.为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种电气同步控制系统，包括计算机控制系统、动力控制系统、第一功率驱动系统、第二功率驱动系统、第一传感检测系统、第二传感检测系统、第一电机和第二电机；
9.所述计算机控制系统与所述动力控制系统连接；
10.所述动力控制系统与第一功率驱动系统连接；
11.所述第一功率驱动系统与第一电机连接；所述第一电机与第一传感检测系统连接；所述第一传感检测系统与第一功率驱动系统连接；
12.所述第二功率驱动系统与第二电机连接，所述第二电机与第二传感检测系统连接；所述第二传感检测系统与第二功率驱动系统连接；
13.所述第一功率驱动系统与第二功率驱动系统连接。
14.所述计算机控制系统包括触摸显示模块、报警模块、第一数据处理模块、第一通信模块；
15.所述触摸显示模块与第一数据处理模块连接；所述报警模块与第一数据处理模块连接；所述第一通信模块与第一数据处理模块连接；
16.所述报警模块包括蜂鸣器、指示灯。
17.所述动力控制系统包括第二数据处理模块、第二通信模块；所述第二数据处理模块与第二通信模块连接。
18.所述第一通信模块与第二通信模块连接；第一通信模块将计算机控制系统中设定的双电机设定转速、温度阈值、电流阈值命令发送至动力控制系统的第二通信模块；第二通信模块将第一电机和第二电机的实际转速、实际温度、实际电流的数字量发送至第一通信模块。
19.所述第一功率驱动系统包括第一dsp控制模块、第一驱动模块、第三通信模块；所述第一dsp控制模块与所述第一驱动模块连接，所述第一dsp控制模块与所述第三通信模块连接；
20.所述第二功率驱动系统包括第二dsp控制模块、第二驱动模块、第四通信模块；所述第二dsp控制模块与所述第二驱动模块连接，所述第二dsp控制模块与所述第四通信模块连接；
21.所述第三通信模块与第四通信模块连接；第三通信模块将第一功率驱动系统接收的第一电机的实际转速、实际温度、实际电流发送至第二功率驱动系统的第四通信模块；第四通信模块将第二功率驱动系统接收的第二电机的实际转速、实际温度、实际电流发送至第一功率驱动系统的第三通信模块。
22.所述第二通信模块与第三通信模块连接；第二通信模块将设定的双电机开关、转速、温度阈值、电流阈值命令发送至第一功率驱动系统的第三通信模块；第一功率驱动系统汇总第一电机和第二电机的实际转速、实际温度、实际电流，并通过第三通信模块发送至第二通信模块。
23.所述第一传感检测系统包括第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器、第一采集模块、第五通信模块；所述第一采集模块分别与第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器连接；第一采集模块与第五通信模块连接。
24.所述第二传感检测系统包括第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器、第二采集模块、第六通信模块；所述第二采集模块分别与第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器连接；第二采集模块与第六通信模块连接。
25.所述第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器分别与第一电机连接；所述第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器分别与第二电机连接。
26.一种电气同步控制方法，包含以下步骤：
27.s1、设置指令：在计算机控制系统的触摸显示界面，设置第一电机及第二电机的设定转速、电流阈值、温度阈值，i0表示电机的电流阈值，t0表示电机的温度阈值；
28.t1表示第一电机的实际温度值、i1表示第一电机的实际电流值、ω1表示第一电机的实际转速，t1《t0且i1《i0；
29.t2表示第二电机的实际温度值、i2表示第二电机的实际电流值、ω2表示第二电机
的实际转速，t2《t0且i2《i0；
30.s2、同步过程：第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小；
31.s21、当ω1》ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2增加；
32.s211、第二功率驱动系统判断第二电机的实际温度及实际电流是否满足t2《t0且i2《i0；若满足则执行s212，否则执行s213；
33.s212、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s201；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；
34.s213、第一功率驱动系统调节第一电机转速，使ω1减小；
35.s214、第一功率驱动系统判断判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s213；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；
36.s22、当ω1《ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2减小；
37.s221、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s22；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制。
38.第一功率驱动系统和第二功率驱动系统仅在s1设置指令步骤中，接收计算机控制系统和动力控制系统所发送的命令，给定第一电机和第二电机初始转速，以及确定温度阈值和电流阈值。在s2同步过程中，第一电机仅由第一功率驱动系统控制，第二电机仅由第二功率驱动系统控制，不再接收上级的命令。
39.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明有以下有益效果：
40.(1)本发明的双电机分别由独立的驱动系统控制，在同步过程中，第一电机及第二电机不再接收上级动力控制系统的命令，而是由各自对应的功率驱动系统单独控制，直接以电机状态作为同步控制的依据，进而控制电机转速，减少了液压同步顶推系统中的通信流程，提高了系统的响应速度和效率。
41.(2)本发明将第一电机视为主电机，第二电机视为辅电机，在双电机同步过程中，实际温度、实际电流不超过所设阈值的情况下，第二功率驱动系统调节辅电机转速使其与主电机的转速保持一致；当第二电机因提高转速导致实际温度或实际电流达到所设阈值时，停止提高第二电机转速，转而第一功率驱动系统降低第一电机转速，进而使双电机转速一致，实现双电机的电气同步控制。本系统控制双电机的同步运行过程中的实际温度和电流均不超过设定阈值，避免超负荷运行和过热，提高了系统的稳定性。
42.(3)本发明可通过计算机控制系统的人机界面进行液压同步顶推系统的电气同步控制指令的设定，并能实时查看各电机的状态，操作人员可以直观地进行参数设定和系统监控，减少了操作的复杂性和难度。同时，系统也可以提供友好的报警和提示功能，帮助操作人员快速发现和解决问题。
附图说明
43.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
44.图1附图为本发明的系统连接示意图；
45.图2附图为本发明的计算机控制系统结构示意图；
46.图3附图为本发明的计算机控制系统的计算机控制系统人机界面图；
47.图4附图为本发明的动力控制系统结构示意图；
48.图5-a附图为本发明的第一功率驱动系统结构示意图；
49.图5-b附图为本发明的第二功率驱动系统结构示意图；
50.图6-a附图为本发明的第一传感检测系统结构示意图；
51.图6-b附图为本发明的第二传感检测系统结构示意图；
52.图7附图为本发明的控制方法流程图。
具体实施方式
53.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
54.本发明的发明人为了克服传统液压系统的局限性，并提高液压同步顶推系统的性能和稳定性，提出了一种电气同步控制系统及方法，在同步过程中，第一电机及第二电机不再接收上级动力控制系统的命令，而是由各自对应的功率驱动系统单独控制，减少了液压同步顶推系统中的通信流程，提高了系统的响应速度和效率；并借助温度、电流、转速传感器等反馈装置，实时检测液压同步顶推系统的双电机的状态，确保双电机控制的同步性和稳定性。
55.如图1所示，一种电气同步控制系统，包括计算机控制系统、动力控制系统、第一功率驱动系统、第二功率驱动系统、第一传感检测系统、第二传感检测系统、第一电机和第二电机；
56.所述计算机控制系统与所述动力控制系统连接；
57.所述动力控制系统与第一功率驱动系统连接；
58.所述第一功率驱动系统与第一电机连接；所述第一电机与第一传感检测系统连接；所述第一传感检测系统与第一功率驱动系统连接；
59.所述第二功率驱动系统与第二电机连接，所述第二电机与第二传感检测系统连接；所述第二传感检测系统与第二功率驱动系统连接；
60.所述第一功率驱动系统与第二功率驱动系统连接。
61.如图2所示，计算机控制系统包括触摸显示模块、报警模块、第一数据处理模块、第一通信模块；
62.所述触摸显示模块与第一数据处理模块连接；所述报警模块与第一数据处理模块连接；所述第一通信模块与第一数据处理模块连接；
63.所述报警模块包括蜂鸣器、指示灯。
64.如图3所示，在触摸显示模块中，将第一电机视为主电机，第二电机视为辅电机；
65.计算机控制系统人机界面的显示分为三部分，分别为指令设定部分、主电机状态显示部分和辅电机状态显示部分；所述设定部分包括设定转速、温度阈值、电流阈值；
66.所述主电机显示部分包括实际转速、实际温度、实际电流，为第一传感监测系统采集值；
67.所述辅电机显示部分包括实际转速、实际温度、实际电流，为第二传感监测系统采集值；
68.第一数据处理模块分别将第一电机和第二电机二者的实际温度、实际电流，与相应设定的温度阈值、电流阈值进行比较，当实际值超过阈值时，与之相对应的报警灯进行闪烁示警，蜂鸣器进行发声示警。
69.进一步的，主电机状态显示部分和辅电机状态显示部分还具有单独控制主电机和辅电机启停的开关。
70.如图4所示，动力控制系统包括第二数据处理模块、第二通信模块；所述第二数据处理模块与第二通信模块连接。
71.所述第一通信模块与第二通信模块连接；第一通信模块将计算机控制系统中设定的双电机开关、转速、温度阈值、电流阈值命令发送至动力控制系统的第二通信模块；第二通信模块将第一电机和第二电机的实际转速、实际温度、实际电流的数字量发送至第一通信模块。
72.如图5-a所示，第一功率驱动系统包括第一dsp控制模块、第一驱动模块、第三通信模块；所述第一dsp控制模块与所述第一驱动模块连接，所述第一dsp控制模块与所述第三通信模块连接。
73.如图5-b所示，第二功率驱动系统包括第二dsp控制模块、第二驱动模块、第四通信模块；所述第二dsp控制模块与所述第二驱动模块连接，所述第二dsp控制模块与所述第四通信模块连接。
74.进一步的，所述第三通信模块与第四通信模块连接；第三通信模块将第一功率驱动系统接收的第一电机的实际转速、实际温度、实际电流发送至第二功率驱动系统的第四通信模块；第四通信模块将第二功率驱动系统接收的第二电机的实际转速、实际温度、实际电流发送至第一功率驱动系统的第三通信模块。
75.进一步的，所述第二通信模块与第三通信模块连接；第二通信模块将设定的双电机开关、转速、温度阈值、电流阈值命令发送至第一功率驱动系统的第三通信模块；第一功率驱动系统汇总第一电机和第二电机的实际转速、实际温度、实际电流，并通过第三通信模块发送至第二通信模块。
76.如图6-a所示，第一传感检测系统包括第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器、第一采集模块、第五通信模块；所述第一采集模块分别与第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器连接；第一采集模块与第五通信模块连接。
77.如图6-b所示，第二传感检测系统包括第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器、第二采集模块、第六通信模块；所述第二采集模块分别与第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器连接；第二采集模块与第六通信模块连接。
78.所述第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器分别与第一电机连接；所述第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器分别与第二电机连接。
79.如图7所示，一种电气同步控制方法，包含以下步骤：
80.s1、设置指令：在计算机控制系统的触摸显示界面，设置设置第一电机及第二电机
的设定转速、电流阈值、温度阈值，i0表示电机的电流阈值，t0表示电机的温度阈值；
81.t1表示第一电机的实际温度值、i1表示第一电机的实际电流值、ω1表示第一电机的实际转速，t1《t0且i1《i0；
82.t2表示第二电机的实际温度值、i2表示第二电机的实际电流值、ω2表示第二电机的实际转速，t2《t0且i2《i0；
83.s2、同步过程：第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小；
84.s21、当ω1》ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2增加；
85.s211、第二功率驱动系统判断第二电机的实际温度及实际电流是否满足t2《t0且i2《i0；若满足则执行s212，否则执行s213；
86.s212、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s201；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；
87.s213、第一功率驱动系统调节第一电机转速，使ω1减小；
88.s214、第一功率驱动系统判断判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s213；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；
89.s22、当ω1《ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2减小；
90.s221、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1》ω2，则返回步骤s22；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制。
91.第一功率驱动系统和第二功率驱动系统仅在s1设置指令步骤中，接收计算机控制系统和动力控制系统所发送的命令，给定第一电机和第二电机初始转速，以及确定温度阈值和电流阈值。在s2同步过程中，第一电机仅由第一功率驱动系统控制，第二电机仅由第二功率驱动系统控制，不再接收上级的命令。
92.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
93.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

技术特征：
1.一种电气同步控制系统，其特征在于，包括计算机控制系统、动力控制系统、第一功率驱动系统、第二功率驱动系统、第一传感检测系统、第二传感检测系统、第一电机和第二电机；所述计算机控制系统与所述动力控制系统连接；所述动力控制系统与第一功率驱动系统连接；所述第一功率驱动系统与第一电机连接；所述第一电机与第一传感检测系统连接；所述第一传感检测系统与第一功率驱动系统连接；所述第二功率驱动系统与第二电机连接，所述第二电机与第二传感检测系统连接；所述第二传感检测系统与第二功率驱动系统连接；所述第一功率驱动系统与第二功率驱动系统连接。2.根据权利要求1所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述计算机控制系统包括触摸显示模块、报警模块、第一数据处理模块、第一通信模块；所述触摸显示模块与第一数据处理模块连接；所述报警模块与第一数据处理模块连接；所述第一通信模块与第一数据处理模块连接；所述报警模块包括蜂鸣器、指示灯。3.根据权利要求2所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述动力控制系统包括第二数据处理模块、第二通信模块；所述第二数据处理模块与第二通信模块连接。4.根据权利要求3所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述第一通信模块与第二通信模块连接。5.根据权利要求4所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述第一功率驱动系统包括第一dsp控制模块、第一驱动模块、第三通信模块；所述第一dsp控制模块与所述第一驱动模块连接，所述第一dsp控制模块与所述第三通信模块连接；所述第二功率驱动系统包括第二dsp控制模块、第二驱动模块、第四通信模块；所述第二dsp控制模块与所述第二驱动模块连接，所述第二dsp控制模块与所述第四通信模块连接；所述第三通信模块与第四通信模块连接。6.根据权利要求5所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述第二通信模块与第三通信模块连接。7.根据权利要求6所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述第一传感检测系统包括第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器、第一采集模块、第五通信模块；所述第一采集模块分别与第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器连接；第一采集模块与第五通信模块连接；所述第二传感检测系统包括第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器、第二采集模块、第六通信模块；所述第二采集模块分别与第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器连接；第二采集模块与第六通信模块连接。8.根据权利要求7所述的一种电气同步控制系统，其特征在于，所述第一温度传感器、第一电流传感器、第一转速传感器分别与第一电机连接；所述第二温度传感器、第二电流传感器、第二转速传感器分别与第二电机连接。
9.一种电气同步控制方法，其特征在于，包含以下步骤：s1、设置指令：在计算机控制系统的触摸显示界面，设置第一电机及第二电机的设定转速、电流阈值、温度阈值，i0表示电机的电流阈值，t0表示电机的温度阈值；t1表示第一电机的实际温度值、i1表示第一电机的实际电流值、ω1表示第一电机的实际转速，t1<t0且i1<i0；t2表示第二电机的实际温度值、i2表示第二电机的实际电流值、ω2表示第二电机的实际转速，t2<t0且i2<i0；s2、同步过程：第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小；s21、当ω1>ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2增加；s211、第二功率驱动系统判断第二电机的实际温度及实际电流是否满足t2<t0且i2<i0；若满足则执行s212，否则执行s213；s212、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1>ω2，则返回步骤s201；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；s213、第一功率驱动系统调节第一电机转速，使ω1减小；s214、第一功率驱动系统判断判断ω1与ω2的大小，若ω1>ω2，则返回步骤s213；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制；s22、当ω1<ω2，第二功率驱动系统调节第二电机转速，使ω2减小；s221、第二功率驱动系统判断ω1与ω2的大小，若ω1>ω2，则返回步骤s22；若ω1＝ω2，则说明第一电机转速ω1与第二电机转速ω2相等，实现双电机的电气同步控制。

技术总结
本发明公开了一种电气同步控制系统及方法，应用于一种液压同步顶推的电气同步控制领域，该系统包括计算机控制系统、动力控制系统、第一功率驱动系统、第二功率驱动系统、第一传感检测系统、第二传感检测系统、第一电机和第二电机。本申请的双电机工作中的同步过程仅由对应的功率驱动系统单独控制，直接以电机状态作为同步的依据进而控制电机转速，而不再接收上一级的控制命令，提高了控制的精确性；并且本系统控制双电机的同步运行过程中的实际温度和电流不超过设定阈值，避免超负荷运行和过热，提高了系统的稳定性。提高了系统的稳定性。提高了系统的稳定性。


技术研发人员：王赓 张卫民 孙政 杨顺团 王军
受保护的技术使用者：中铁十七局集团建筑工程有限公司
技术研发日：2023.08.15
技术公布日：2023/10/15