伺服电机作为机电一体化系统中的一个重要执行元件，具有结构紧凑、功能多样、控制容易等优点，广泛应用于需要精确控制速度、位置、力矩的场合，在各类生产线上获得了普遍的使用。特别地，很多生产线上都同时采用了多个伺服电机，当这些伺服电机之间存在着速度、位置等的相互约束时，就需要对这些电机从整体的角度进行分析，用适当的控制策略实现对各电机速度等的协调控制，以满足生产的需要。本文以空调滤芯生产线为例，讨论了多个伺服电机串联同步控制问题，建立了该生产线的多伺服电机串联控制系统。
二、空调滤芯生产线的结构特征空调滤芯生产线是生产空调中空气过滤所用的折叠式纸质滤芯的设备，其工作原理如所示：1.压痕轧2.拖动轧3.折叠系统4.喷头空调滤芯生产线工作原理从图中可以看出，在该系统中，滤纸在拖动轧辊2的拉动下，首先进人压痕轧辊1，由轧辊从正反两面在滤纸上每隔一定距离压出折叠所需的痕迹；然后滤纸经过拖动轧辊2而进入喷胶部分，由plc控制喷头4在每两个压痕之间喷胶；最后到达折叠系统3，滤纸被折叠起来并利用喷在滤纸上的胶水粘住以便在相同的外部体积下增加滤纸接触空气的面积。
在这个生产系统中，由于滤芯是纸质的，如果生产速度不一致则很容易把滤纸拉断，因此，系统要求在整个生产流程中，各部分的滤纸运行速度保持严格的一致性，从而要求生产线上各个驱动电机的转速必须满足严格的比率关系。为此，我们在该系统中采用了三个高精度的松下minas系列200w的三相伺服电动机，分别用于压痕部分乳辊1、拖动轧辊2、折叠系统3的驱动。
三、多伺服电机串联同步控制系统在本控制系统中采用的minas系列电机具有高达500hz的响应速度，新增加了陷波滤波器和挠动监测，定位时间更短。并能选择2500p/r增量式编码器或高精度的17位编码器。在外部控制上有速度、位置、转矩三种单一方式和位置-速度、位置-转矩、速度-转矩三种复合方式，能满足本生产设备的控制要求。
在工业控制应用中，多伺服电机系统通常有如下几种控制结构：―h司服电机11――ph词服电机11――服电机1―1何服电机（何服电机2―>h何服电机21――伺服电机同步传动关系中，（a）为独立式结构，（b）为并联式结构，（c）为串联式结构。考虑到本系统中各个电机的转速要求成一定比率，很明显，（a）是不可行的，因为其速比完全是靠外部系统独立调节，没有充分利用驱动器本身的功能；对于（b），则是通过外部输人信号来调节电机的转速，靠调节速度指令输人增益来调节电机之间的转速比，如果输人的是模拟信号，则精度不够，输人数字脉冲信号则要外加可调脉冲发生电路；因此，本系统最后采用了（c）结构的控制方式，由外部模拟电压控制第一个电机，然后由第一个电机的编码器输出脉冲作为第二个电机的控制输人，以此类推到第三个电机。这样，利用伺服电机本身编码器的位数与驱动器脉冲输入时的分辨率就可以保证系统运行的精度，而转速比则由驱动器内部的分倍频功能设定。
电气传动和自动控制21困3系统控制框图a相脉冲输出>" rb相脉冲输出脉冲bw toz相脉冲输出输出电路输入电路在该控制系统中，控制面板在接收伺服电机反馈过来的各种报警、指示信号的同时，所发出的控制信号主要包括两大部分：伺服使能信号与速度控制信号。
伺服使能信号直接与每个电机相连，系统启动时，同时打开三个电机的驱动器以使电机能运转。速度控制信号则由电机启动/停车信号与电压模拟童信号合并而成，由于第一个电机采用速度控制方式，因此由控制面板发出的电压信号可以直接用来调节其速度。第二个电机与第三个电机都采用位置控制方式，由上一级电机编码器的输出脉冲作为其控制输人，这里，在编码器输出信号与次级电机输入信号之间不接任何指令脉冲分倍频与脉冲类型转换电路，原因在于编码器输出脉冲类型与电机位置控制时可接收的脉冲类型有相同部分。同时，通过调节驱动器内部的分倍频关系或编码器每转输出脉冲数，可以任意调节两个电机之间的转速比率。松下伺服电机的分倍频比率关系由如下的式子所确定：由以上分析可知，系统的控制电路应该围绕伺服电机的串联结构来考虑，整个生产设备的控制简图。
其中，m为比率关系，a为指令脉冲分倍频分子，范围为1-1，b为指令脉冲分倍频分子倍率，范围为1-17；c为指令脉冲分倍频分母，范围为1-1.同时，ax2b须小与2621440，大于此值时，自动由2621440代替。可见，该伺服电机所提供的转速比率关22电气传动和自动控制。
系有很大的调节范围，调节的精度也足够，在本系统中是完全适用的了。另一方面还可以看到，伺服电机与plc是相互独立的，这是因为利用了位置传感器来探测滤纸的位置，plc根据传感器来的信息决定何时开始喷胶、何时停止喷胶。这样做的好处是：决定系统运行速度的伺服电机转速可以随机调节，从而使设备的运转可以无级调速，带来了更大的生产柔性；同plc的编程。
3电机接口电路的简化在上文所说的电机串联控制中，按通常用法，来自电机1、2内部分频器的编码器信号将通过长线驱动器（使用am26ls32或其等效品）提供差分输出，如。
同样，对于脉冲输人控制的电机2、3也箱要通过am26ls31将两路输人转为四路输人（见）。因此，按通常方式的接线，三个电机的同步连接控制需要am26ls32、am26ls31各两块。而在本系统中，可以将输出端的a相、b相脉冲输出接到输人端的指令脉冲输人端以实现电机的串联同步控制。很显然，通过长线驱动器的输人输出电路具有传输距离长、对噪声不敏感等的优点。但在本控制系统中，三个伺服驱动器是集中放置于同一个控制柜中，相互之间的距离很短，信号有足够的强度来抗干扰，因此可以考虑将am26ls31与am26ls31芯片省略。事实上，这两块芯片起的作用正好是相反的，完全可以将其省略而直接把0a+连到pulsl，a-连到puls2，ob+连到sign1，gb-连到sign2上，在本系统的实验运行中也证实了该种连接方法的可行性。
四、结束语本文以空调滤芯生产线为例，详细介绍了基于串联结构的伺服电机同步控制系统的构成与具体实现，并在驱动器近距离安装的条件下简化了电机的接口电路，实验证明，该系统是可行的，在实际应用中也具有较大的使用价值。
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