基于CAN总线和PCC的多电机消隙天线控制系统

多电机消隙天线控制系统的控制网络结构如图1所示，天线控制单元（即操作人机界面HMI，采用BR的PP320触摸屏）通过内部IMA与多电机控制器（PCC的中央处理器模块CP476）之间进行通信，实现速度指令、状态控制和状态信息等远控操作。四台直流驱动器通过CAN总线组网控制，通过SSI读取转台的位置信号；天线控制系统的控保电路的信号采集等都是由多电机控制器（CP476）通过其I/O点（DM465数字量I/O模块）实现的。这种方案不仅实现了全数字控制，而且结构简单、接口清晰、可靠性高。可以看出多电机控制器（CP476）和CAN总线的应用是关键所在。
3.2 控制原理
对于四台电动机协调控制一个转台来说，要实现齿轮消隙，其中两台要作为速度控制模式工作，作为消隙驱动的主电动机，提供与天线转动方向一致的主动驱动力矩。另外两台要作为力矩控制模式工作，作为消隙驱动的从动电机，为消隙机构的齿圈提供向后的啮合“张紧力”。
天线控制单元HMI（PP320）通过串行接口RS-232将速度指令发送给多电机控制器（CP476），多电机控制器（CP476）通过CAN总线分别对四台直流调速器（欧陆）实现速度控制和力矩控制的切换，以实现对天线转台的无间隙传动。如图2所示。

图2 四台电动机驱动转台的控制原理

当转台顺时针转动时，设定电机1和3为速度控制工作模式，电机2和4为电流控制工作模式。电机1和3为主动电机，电机2和4为从动电机。M1、M2、M3、M4分别代表电机1、电机2、电机3、电机4的力矩。则提供的总力矩M=(M1+M3-M2-M4)。当转台逆时针转动时，则情况正好相反，电机2和4为速度控制工作模式，电机1和3为电流控制工作模式。电机2和4为主动电机，电机1和3为从动电机。提供的总力矩为M=(M2+M4-M1-M3)。
对于两台作电流控制模式工作的直流调速器，外部给定电流指令，使之产生与主动电机相反的力矩，保持一定的张紧力。
对于两台作速度控制模式工作的直流调速器，多电机控制器（CP476）接受天线控制单元的速度指令，经过处理后通过CAN总线发送给欧陆直流调速器，将与电机反馈速度比较运算后的偏差送入直流驱动器的速度环，通过力矩偏置，输出电流信号送给电流环，经过PID运算后，把电流信号送给电机电枢。从而既实现了转台电动机的速度和电流闭环控制，又实现了转台消隙。系统控制原理框图如图3所示。

图3 转台驱动电机控制系统原理框图

4 系统设计
4.1 系统的硬件设计
该系统的硬件结构如图4所示。

图4 系统硬件结构