基于CAN總線(xiàn)和PCC的多電機消隙天線(xiàn)控制系統

多電機消隙天線(xiàn)控制系統的控制網(wǎng)絡(luò )結構如圖1所示，天線(xiàn)控制單元（即操作人機界面HMI，采用BR的PP320觸摸屏）通過(guò)內部IMA與多電機控制器（PCC的中央處理器模塊CP476）之間進(jìn)行通信，實(shí)現速度指令、狀態(tài)控制和狀態(tài)信息等遠控操作。四臺直流驅動(dòng)器通過(guò)CAN總線(xiàn)組網(wǎng)控制，通過(guò)SSI讀取轉臺的位置信號；天線(xiàn)控制系統的控保電路的信號采集等都是由多電機控制器（CP476）通過(guò)其I/O點(diǎn)（DM465數字量I/O模塊）實(shí)現的。這種方案不僅實(shí)現了全數字控制，而且結構簡(jiǎn)單、接口清晰、可靠性高?？梢钥闯龆嚯姍C控制器（CP476）和CAN總線(xiàn)的應用是關(guān)鍵所在。
3.2 控制原理
對于四臺電動(dòng)機協(xié)調控制一個(gè)轉臺來(lái)說(shuō)，要實(shí)現齒輪消隙，其中兩臺要作為速度控制模式工作，作為消隙驅動(dòng)的主電動(dòng)機，提供與天線(xiàn)轉動(dòng)方向一致的主動(dòng)驅動(dòng)力矩。另外兩臺要作為力矩控制模式工作，作為消隙驅動(dòng)的從動(dòng)電機，為消隙機構的齒圈提供向后的嚙合“張緊力”。
天線(xiàn)控制單元HMI（PP320）通過(guò)串行接口RS-232將速度指令發(fā)送給多電機控制器（CP476），多電機控制器（CP476）通過(guò)CAN總線(xiàn)分別對四臺直流調速器（歐陸）實(shí)現速度控制和力矩控制的切換，以實(shí)現對天線(xiàn)轉臺的無(wú)間隙傳動(dòng)。如圖2所示。

圖2 四臺電動(dòng)機驅動(dòng)轉臺的控制原理

當轉臺順時(shí)針轉動(dòng)時(shí)，設定電機1和3為速度控制工作模式，電機2和4為電流控制工作模式。電機1和3為主動(dòng)電機，電機2和4為從動(dòng)電機。M1、M2、M3、M4分別代表電機1、電機2、電機3、電機4的力矩。則提供的總力矩M=(M1+M3-M2-M4)。當轉臺逆時(shí)針轉動(dòng)時(shí)，則情況正好相反，電機2和4為速度控制工作模式，電機1和3為電流控制工作模式。電機2和4為主動(dòng)電機，電機1和3為從動(dòng)電機。提供的總力矩為M=(M2+M4-M1-M3)。
對于兩臺作電流控制模式工作的直流調速器，外部給定電流指令，使之產(chǎn)生與主動(dòng)電機相反的力矩，保持一定的張緊力。
對于兩臺作速度控制模式工作的直流調速器，多電機控制器（CP476）接受天線(xiàn)控制單元的速度指令，經(jīng)過(guò)處理后通過(guò)CAN總線(xiàn)發(fā)送給歐陸直流調速器，將與電機反饋速度比較運算后的偏差送入直流驅動(dòng)器的速度環(huán)，通過(guò)力矩偏置，輸出電流信號送給電流環(huán)，經(jīng)過(guò)PID運算后，把電流信號送給電機電樞。從而既實(shí)現了轉臺電動(dòng)機的速度和電流閉環(huán)控制，又實(shí)現了轉臺消隙。系統控制原理框圖如圖3所示。

圖3 轉臺驅動(dòng)電機控制系統原理框圖

4 系統設計
4.1 系統的硬件設計
該系統的硬件結構如圖4所示。

圖4 系統硬件結構