大多数大跨度或低刚性的龙门双驱结构都采用基于位置误差的交叉解耦的方法实现同步。 而由于位置环与速度环的高刚性使得交叉解耦的刚性不能太强,否则极容易产生震荡,或者可以说基于位置误差的交叉解耦参数非常难调,经常会出现牵一发而动全身的漫长的参数迭代调整过程。
由于运动控制系统对于力的敏感性最差的原理,如果能够有效地实现基于力或加速度的交叉解耦,则由于力的交叉解耦而对系统稳定性造成的影响就变得最小,从而通过力交叉解耦控制的龙门双驱系统的稳定性大大提高。如果我们将大跨度横梁看成是一个两端约束的简支梁的话,由于两端位置的不同步而导致的刚体应力以及简支梁自身的弹性模态而产生的对于两端电机的力扰动则可以等效于龙门双驱系统的共模力,而由于两侧电机的不对称性而产生的力扰动则可以看作是龙门双驱系统的差模力。解决共模力与差模力的方法就成为解决龙门双驱系统的根本途径。
解决共模力的方法是力交叉解耦,而解决差模力的方法是各台电机自身的位置环、速度环乃至加速度环,以及位置误差的交叉解耦。因此对于机械对称性良好的大跨度龙门系统而言,同步误差的主要来源是共模力而非差模力,因此解决此类型的龙门双驱同步问题的最佳手段是力的交叉解耦。对于机械结构对称性不太好的大跨度龙门双驱系统而言,力交叉和位置误差交叉解耦就必须同时使用。 只采用力交叉解耦的系统较采用位置误差交叉解耦的系统而言, 参数调节极其简单, 即仅调节好两边电机自身PID后直接开启力交叉解耦方式即可,无需反复迭代参数调试。然而基于位置误差交叉解耦的系统,由于位置环和速度环的刚性较大,交叉后的参数调节极其不容易,需要反复迭代调试。
对于基于位置误差的交叉解耦,由于已被各个厂家普遍使用,这里就不作介绍了。然而如何有效地实现共模力的交叉解耦是解决大跨度龙门双驱系统的一个有效手段。 泰道中国研制的电子惯量算法可以有效而简易地实现共模力的交叉解耦控制, 从而使得绝大多数的大跨度龙门双驱系统的参数调整变得异常简单。由于大多数大跨度龙门双驱系统的横梁刚性较低,由此产生的系统柔性模态力使得传统基于刚体力学的共模力估计方法变得无效,基于电子惯量算法的共模力预估算法恰恰解决了这一问题。具体应用方法请联系北京泰道。