异步电机多主轴同步控制系统.pdf

一种异步电机多主轴同步控制系统，该系统包括一个多轴控制器，它通过通信接口与多个主轴控制单元相连接；多个主轴控制单元，它们经高速数据总线分别与多个伺服控制单元连接；多个伺服控制单元，它们分别经变频控制电路与多个伺服电机连接；多个伺服电机，它们分别与多根主轴相连接，每个伺服电机上还设有为伺服控制单元提供反馈信号的编码器；多根主轴，每个主轴上设有一个位置编码器。上述主轴设置于基座上，位置编码器设于主轴外部，多个伺服电机装在墙板的电机支座上，它们与主轴之间通过齿轮减速机构传动。本发明能有效减少机器运转噪音，提高系统精度和效率，更好的利用空间，具有灵敏的动态响应特性及数字化的调节机制，可有利于提高调节速度，并可对设备进行有效的组合、操作、调试和维修。

1、  一种异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，该系统包括：
一个多轴控制器(10)，它通过通信接口与多个主轴控制单元(20)相连接；
多个主轴控制单元(20)，它们经高速数据总线分别与多个电机控制单元(30)连接；
多个伺服控制单元(30)，每个伺服控制单元通过变频控制电路(40)与多个伺服电机(50)连接；
多个伺服电机(50)，每个伺服电机(50)通过传动机构或直接与多根主轴(60)中对应的一根主轴相连接，每个伺服电机上还设有为伺服控制单元提供反馈信号的编码器(54)及
多根主轴(60)，每个主轴上设有一个位置编码器(61)；
上述主轴(60)设置于基座上，位置编码器(61)设于主轴外部，多个伺服电机(50)装在电机支座上，它们与主轴之间通过齿轮减速机构传动。

2、  根据权利要求1所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述多轴控制器(10)是一个由高速数字信号处理器构成的主控环路，其上设有高速光纤通信接口FC。

3、  根据权利要求1所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述主轴控制单元(20)是由高速数字信号处理器(21)和其外围电路(22)构成的位置精细补偿环路，其中，高速数字信号处理器上设有LCD显示接口(23)、编程接口(24)、仿真接口(25)、PWM控制窗口输出接口(26)、数字输入输出管脚(27)、12位模数转换器(28)、CAN控制器(29)；其外围电路(22)包括可编程逻辑芯片(221)、多路选择信号放大电路(222)及光电转换电路(223)，可编程逻辑芯片(221)分别与PWM控制窗口输出接口(26)、数字输入输出管脚(27)及位置编码器(61)连接，多路选择信号放大电路(222)与12位模数转换器(28)连接，光电转换电路(223)分别与CAN控制器(29)及与多轴控制器(10)通信的通信接口FC连接。

4、  根据权利要求1所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述伺服控制单元(30)是由高速数字信号处理器(31)及其外围电路(32)构成的两级速度、相位主控环路，其中一级是基于可变时间窗口半闭环精密补偿控制环路，另一级为闭环速度、相位主控环路，所述高速数字信号处理器(31)上设有LCD显示接口(32)、编程接口(33)、仿真接口(34)、数字输入输出管脚(35)，其外围电路(32)包括可编程逻辑芯片(321)和CAN控制器(322)及光电转换电路(323)，可编程逻辑芯片与高速数字信号处理器的数字输入输出管脚(35)及速度编码器(51)连接，CAN控制器分别与高速数字信号处理器和光电转换电路连接，光电转换电路则与多轴控制器(10)通信的通信接口FC连接。

5、  根据权利要求1所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述变频控制电路(40)是由高速数字信号处理器(41)、电机驱动电路(42)及其外围电路(43)构成的电流、转矩控制环路，其中，高速数字信号处理器上设有LCD显示接口(411)、编程接口(412)、仿真接口(413)、数字输入输出管脚(414)、PWM控制窗口输出接口(415)、12位数模转换器(416)及12位模数转换器(417)；其外围电路(43)包括可编程逻辑芯片(431)、电源电压控制电路(432)及多路选择放大电路(433)，其中，可编程逻辑芯片分别与数字输入输出管脚(414)、PWM控制窗口输出接口(415)相连，电源电压控制电路分别与12位数模转换器(416)及电机驱动电路(42)相连，多路选择放大电路分别与12位模数转换器(417)及伺服电机(50)相连；电机驱动电路(42)分别与可编程逻辑芯片(431)、电源电压控制电路(432)及伺服电机(50)连接。

6、  根据权利要求1所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述伺服电机(50)为基于两级闭环变频调速的交流异步电机。

7、  根据权利要求3所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述位置精细补偿环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择不同的处理流程；
b、由专用集成电路获得高速数字信号处理器处理后获得的速度或相位补偿信号后，计算出当前处理周期的单周期速度补偿信号或相位补偿信号；
c、从专用集成电路取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，则向电机控制单元(30)传送补偿信号，否则，退出处理流程；

8、  根据权利要求4所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述速度、相位主控环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择本地精控模式或补偿精控模式；
b、由专用集成电路获得经高速数字信号处理器处理的速度补偿信号，或由通信口取得速度/相位处理信号后，计算出当前处理周期的单周期速度补偿信号或相位补偿信号；
c、从专用集成电路取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，向伺服控制单元(40)传送补偿信号，然后退出处理流程。

9、  根据权利要求5所述的异步电机多主轴同步控制系统，其特征在于，所述电流、转矩控制环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择启动控制模式、速度同步控制模式或补偿精控模式的处理流程；
b、由专用集成电路获得高速数字信号处理后获得的各种补偿信号，并由通用IO数据口取得的速度/相位补偿信号，并计算出当前处理节拍的单拍频率/电压修正信号；
c、在速度同步控制模式或补偿精控模式下，从专用集成电路取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，向电机驱动电路传送频率/电压修正信号，然后退出处理流程。

异步电机多主轴同步控制系统
技术领域
本发明涉及套色印刷机械及纺织机械，特别是涉及一种套色印刷机械及纺织机械的异步电机多主轴同步控制系统。
背景技术
在套色印刷机械和纺织机械等多轴电机同步控制系统中，早期都采用交流同步电动机，以实现对电机转速的高精度控制，它具有控制电路结构简单、调整方便且快捷的特点，其主要技术要求涉及功率、极数、频率范围、V/F比关系、热敏电阻保护等。至于调速性能，同步电动机的转速只取决于电动机供电频率F，而与负载大小无关，但负载力矩大于失步转矩时，同步电动机会失步而迅速停止。如采用高精度的闭环矢量变频调速器，同步电动机转速精度与变频器频率精度相一致，动态响应速度快，但静态指标和其它动态品质比起成本低得多的异步电动机则反而相差很多。
由于快速闭环矢量变频调速技术的发展和提高，导致低成本、高性能、宽调速的交流异步电动机产品的不断改进，使得基于矢量闭环变频调速的交流异步电机用于多轴电机快速同步控制系统成为可能。在优化改进控制电路、正确匹配电气参数的前提条件下，能明显地带来许多的优点，如转矩控制性能好、响应速度快、调速宽、精度高等。
交流三相异步电动机的转速N可用下列公式表示：
N＝N0(1-S)＝60F/P(1-S)
式中：F为频率；P为极对数；S为转差率(通常在0～3％范围内变化)，其中，S＝S(V，L，M)随电压、主轴系统的转动惯量和负荷力矩变化而变动。
对异步电动机来说，改变电机的电源频率F，可以方便地改变电机的转速N，但应用变频调速需要保持磁通基本恒定，就需要对电动机的磁通或转矩电流进行检测、控制，通过自动改变电压和频率采实现矢量控制。然而，正是由于异步电动机存在转差率S，转速随转动惯量、负荷力矩变化而变动，因而采用转差补偿及转矩提升方法，其调速精度和动态响应特性仍不够十分理想，不可能得到较大的调速范围和较高的调速精度。
带速度编码器的异步电机闭环矢量变频调速系统是一种较为理想的控制方式，它有许多优点：
1、从零转速起进行速度控制，调速范围很宽，可达1∶5000以上；
2、超额定转矩精确控制，保持速度稳定和位置准确；
3、系统的动态响应速度较快，可达250微秒；
4、电动机的加速度特性好，可达0.01～3000HZ/S。
然而，带速度反馈编码矢量控制变频器的异步电动机闭环变频调速技术性能依赖于在异步电动机轴上安装反馈编码器。在异步电动机驱动的主轴和异步电动机轴之间采用变速传动机构，通常是采用齿轮减速，来有效地改善低速区域的调速精度(取决于变速比)，并得到较大的调速范围。但严格地讲，在异步电动机驱动的主轴和异步电动机轴之间采用减速传动机构，却同时降低了异步电动机驱动的主轴的位置控制精度和位置测量值的可靠性(同样与变速传动机构相关)。而且，在某些情况下，由于电动机变速传动机构的间隙等因素会产生主轴抖动问题等不稳定现象。
异步电动机采用矢量型变频器开环控制时，系统精度可达1％，无法满足应用系统的要求。若要达到0.01％的速度和位置精度要求，必须采用速度和位置编码器的异步电动机闭环矢量变频调速系统。然而，这一问题迄今尚未得到有效解决。
发明内容
本发明旨在解决上述问题，而提供一种直接并更精确反映主轴上的速度和位置精度，可用于提供稳定的精细补偿控制，能有效消除传动机构的的各种偏差因素，提高系统精度和效率，更好的利用空间，具有灵敏的动态响应特性及数字化的调节机制，可有利于提高调节速度，并可对设备进行理想的组合、操作、调试的异步电机多主轴同步控制系统。
为实现上述目的，本发明提供一种异步电机多主轴同步控制系统，该系统包括：
一个多轴控制器，它通过通信接口与多个主轴控制单元相连接；
多个主轴控制单元，它们经高速数据总线分别与多个电机控制单元连接；
多个伺服控制单元，每个伺服控制单元通过变频控制电路与多个伺服电机连接；
多个伺服电机，每个伺服电机通过传动机构或直接与多根主轴中对应的一根主轴相连接，每个伺服电机上还设有为伺服控制单元提供反馈信号的编码器及
多根主轴，每个主轴上设有一个位置编码器，该位置编码器可用于确定主轴在转动一周时间内所包含的一个匀速的工作窗口和一个时间间隔有限的间歇窗口，系统利用这个位置编码器的测量结果在间歇窗口内进行精准调节控制，该窗口称为控制窗口；
上述主轴设置于基座或墙板上，位置编码器设于主轴外部，多个伺服电机装在电机支座上，它们与主轴之间通过齿轮减速机构或直接传动。
多轴控制器是一个由高速数字信号处理器构成的主控环路，其上设有高速光纤通信接口FC。
主轴控制单元是由高速数字信号处理器和其外围电路构成的位置精细补偿环路，其中，高速数字信号处理器上设有LCD显示接口、编程接口、仿真接口、PWM控制窗口输出接口、数字输入输出管脚、12位模数转换器、CAN控制器；其外围电路包括可编程逻辑芯片、多路选择信号放大电路及光电转换电路，可编程逻辑芯片分别与PWM控制窗口输出接口、数字输入输出管脚及位置编码器连接，多路选择信号放大电路与12位模数转换器连接，光电转换电路分别与CAN控制器及与多轴控制器通信的通信接口FC连接。
伺服控制单元是由高速数字信号处理器及其外围电路构成的两级速度、相位主控环路，其中一级是基于可变时间窗口半闭环精密补偿控制环路，另一级为闭环速度、相位主控环路，所述高速数字信号处理器上设有LCD显示接口、编程接口、仿真接口、数字输入输出管脚，其外围电路包括可编程逻辑芯片和CAN控制器及光电转换电路，可编程逻辑芯片与高速数字信号处理器的数字输入输出管脚及速度编码器连接，CAN控制器分别与高速数字信号处理器和光电转换电路连接，光电转换电路则与多轴控制器通信的通信接口FC连接。
变频控制电路是由高速数字信号处理器、电机驱动电路及其外围电路构成的电流、转矩控制环路，其中，高速数字信号处理器上设有LCD显示接口、编程接口、仿真接口、数字输入输出管脚、PWM控制窗口输出接口、12位数模转换器及12位模数转换器；其外围电路包括可编程逻辑芯片、电源电压控制电路及多路选择放大电路，其中，可编程逻辑芯片分别与数字输入输出管脚、PWM控制窗口输出接口相连，电源电压控制电路分别与12位数模转换器及电机驱动电路相连，多路选择放大电路分别与12位模数转换器及伺服电机相连；电机驱动电路分别与可编程逻辑芯片、电源电压控制电路及伺服电机连接。
伺服电机为基于两级闭环变频调速的交流异步电机。
本发明的系统的工作由可编程逻辑器件和固化软件控制，其软件控制流程如下：
一、位置精细补偿环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择不同的处理流程；
b、由可编程逻辑芯片获得高速数字信号处理后获得的速度或相位补偿信号后，计算出当前处理周期的单周期速度补偿信号或相位补偿信号；
c、从可编程逻辑芯片取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，则向伺服控制单元(30)传送补偿信号，否则，退出处理流程；
二、速度、相位主控环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择上位控制模式、本地控制模式或补偿精控模式；
b、在上位控制模式下，由高速光纤通信接口FC接收速度控制信号，计算出单周期内处理节拍数和当前处理节拍的单节拍速度控制信号；
c、在本地控制模式或补偿精控模式下，由通用数据接口取得单周期速度补偿信号或相位补偿信号，经由可编程逻辑芯片获得高速数字信号处理后，计算出单周期内处理节拍数和当前处理节拍的单节拍速度补偿信号；
d、从可编程逻辑芯片取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，向伺服控制单元传送补偿信号，然后退出处理流程。
三、电流、转矩控制环路的控制流程如下：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择启动控制模式、速度同步控制模式或补偿精控模式的处理流程；
b、在启动控制模式下，由通用数据接口取得单节拍速度控制信号，并由可编程逻辑芯片处理后获得各种补偿信号，计算出当前处理节拍的单节拍频率/电压修正信号；
c、在速度同步控制模式或补偿精控模式下，由通用数据接口取得单节拍速度补偿信号或相位补偿信号，并由可编程逻辑芯片处理后获得的各种补偿信号，计算出当前处理节拍的单节拍频率/电压修正信号；
d、在启动控制模式下，直接向伺服控制单元传送频率/电压修正信号，然后退出处理流程。
e、在速度同步控制模式或补偿精控模式下，从可编程逻辑芯片取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，向伺服控制单元传送频率/电压修正信号。然后退出处理流程。
本发明的贡献在于，它提供了一种基于两级闭环变频调速的异步电机多主轴同步控制系统，面向多个主轴对象，直接精确检测和控制多个主轴的速度和相对位置。该系统不需要通过主轴和高精度的齿轮箱传动到每一个单元，因此也不会产生由于机械制造、安装产生的问题，不会因齿轮传动而影响套印精度，并可减少机器运转噪音，提高系统精度和效率，更好的利用空间；由于采用异步电机和符合国际数字传动接口标准地通信系统，能够最大限度的降低成本，有利于提高调节速度；针对每个单元独立的异步电机转速控制精度要求和快速反应的预套准精度要求，增加精细测量和控制环节，控制信号在控制窗口内叠加作用于交流异步电机，而电机直接作用于调节主轴即控制印版滚筒的相位，可为快速反应提供可靠保证，降低由张力变化而产生的印刷废品；本发明的系统具有灵敏的动态响应特性及数字化的调节机制，只要改变参数就可以适应不同印刷、纺织机械的生产要求，极大的提高了设备的可用性。同时由于模块化的设计和制造，可以对设备进行理想的组合，操作、调试、联调，并可实现印刷、纺织机械的远程诊断技术服务。
图1是本发明的结构平面示意图。
图2是本发明的结构框图。
图3是本发明的电路框图。
图4是本发明的位置精细补偿环路的控制流程框图。
图5是本发明的速度、相位主控环路的控制流程框图。
图6是本发明的电流、转矩控制环路的控制流程框图。
图7是本发明的实施例结构示意图。
图8是本发明的主轴控制单元结构示意图。
图9是本发明的伺服控制单元结构示意图。
图10是本发明的变频控制电路结构示意图。
下列实施例是对本发明的进一步解释和说明，对本发明不构成任何限制。
参阅图5、图2、图3，本发明的异步电机多主轴同步控制系统包括多轴控制器10、主轴控制单元20、伺服控制单元30、变频控制电路40、伺服电机50及主轴60，其中，多轴控制器10是一个由高速数字信号处理器及其外围电路构成的主控环路，主控环路中的高速数字信号处理器(CPU)采用TMS320F2812型处理器，其时钟频率达150MH，可以实现小于250微秒系统的动态响应速度。在多轴控制器10上设有高速光纤通信接口FC，用于和与之相连的多个主轴控制单元20通信，对多个主轴进行控制。该通信系统采用符合国际数字传动接口标准的高速光纤通信系统，有利于提高调节速度和快速响应的预套准精度要求。在高速通信总线上数据传送是双向的，通过相应的时钟信号、选通信号、数据信号、报警信号的传送，实现各种主控系统的控制指令的传送，获取的是电机驱动的主轴实际位置和状态等信息。
主轴控制单元20根据实际需要可由1～N个单元构成，其结构如图2、图3、图8所示，每个主轴控制单元20是由高速数字信号处理器21和其外围电路22构成的位置精细补偿环路，其中，高速数字信号处理器(CPU)采用TMS320F2812型处理器，其上设有LCD显示接口23、编程接口24、仿真接口25、PWM(脉冲宽度调制信号)控制窗口输出接口26、数字输入输出管脚27、12位模数转换器28、CAN控制器29，其数字输入输出管脚27用于数字输入输出信号处理，CAN控制器29用于光纤通信通道，12位模数转换器用于主轴动平衡辅助检测，控制窗口输出接口26用于生成控制时间窗口信号。其外围电路22包括可编程逻辑芯片221、多路选择信号放大电路222及光电转换电路223，其可编程逻辑芯片221采用XILINX型芯片，它分别与PWM控制窗口输出接口26、数字输入输出管脚27及位置编码器61连接，多路选择信号放大电路222与12位模数转换器28连接，光电转换电路223分别与CAN控制器29及与多轴控制器10通信的通信接口FC连接。为了给位置精细补偿环路提供精细补偿的反馈信息，位置精细补偿环路还与速度检测器和可对比的位置检测器相连接，该速度、位置检测器装在主轴的端部，利用主轴的回转角度直接测出印版滚筒的位置进行补偿，位置检测器根据具体情况可选用旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等，角位置测量分辨率应达到0.01％以上。主轴控制单元上设有与多轴控制器10通信的通信接口FC(由增强型CAN 2.0控制器实现)，它们经高速数据总线分别与变频控制电路40连接。该单元的主要功能是进行位置/相位精细编码检测和比较、主轴系统转动惯量J的自动辩识和自适应控制、主轴系统动平衡的自检、高转矩位置/相位精细控制和高速通信等，用以改善位置/相位控制精度和系统时间响应特性。主轴控制单元接收主轴60上的位置编码器61的反馈信号，给出精细补偿信号到多轴控制器10。在指定的短时间窗口(约1-3毫秒内)，当位置/相位误差小于指定极限误差值时，系统响应时间优于250微秒(约1个节拍)。而当位置/相位误差大于指定极限误差值时，需要分几个节拍调控；而更大的误差值时，也可能在若干个时间窗口内分多个节拍调控。位置精细补偿环路工作的软件控制流程如图4所示：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择不同的处理流程；
b、在上位控制模式下，由高速光纤通信接口FC接收控制信号，改变控制模式；
c、在相应控制模式下，由可编程逻辑芯片获得高速数字信号处理后获得的速度或相位补偿信号后，计算出当前处理周期的单周期速度补偿信号或相位补偿信号；
d、从可编程逻辑芯片取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，则向变频控制电路40传送补偿信号，否则，退出处理流程；
伺服控制单元30是由高速数字信号处理器31及其外围电路32构成的两级速度、相位主控环路，其中一级是基于可变时间窗口半闭环精密补偿控制环路，另一级为闭环速度、相位主控环路，其结构如图2、图9所示，高速数字信号处理器31采用TMS320F2812型处理器，其上设有LCD显示接口32、编程接口33、仿真接口34、数字输入输出管脚35，其外围电路32包括可编程逻辑芯片321和CAN控制器322及光电转换电路323，可编程逻辑芯片采用XiLinx型芯片，它与高速数字信号处理器的数字输入输出管脚35及速度编码器52连接，CAN控制器分别与高速数字信号处理器和光电转换电路连接，光电转换电路则与多轴控制器10通信的通信接口FC连接。多个伺服控制单元30分别与多个主轴控制单元20连接，主轴控制单元的速度、相位主控环路给出控制信号到伺服控制单元。速度、相位主控环路工作的控制流程如图5所示：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择本地精控模式或补偿精控模式；
b、由可编程逻辑芯片获得经高速数字信号处理的速度补偿信号，由通用数字输入输出接口取得速度/相位处理信号后，计算出当前控制窗口内的单节拍或多节拍速度补偿信号或相位补偿信号；
c、从可编程逻辑芯片取得控制窗口信号，当系统处于控制窗口，向变频控制系统传送补偿信号，否则，退出处理流程。
变频控制电路40的数量与主轴控制单元20相对应，如图2、图10所示，每个变频控制电路40是由高速数字信号处理器41、电机驱动电路42及其外围电路43构成的电流、转矩控制环路，其中，高速数字信号处理器采用TMS320F2812型处理器，其上设有LCD显示接口411、编程接口412、仿真接口413、数字输入输出管脚414、PWM控制窗口输出接口415、12位数模转换器416及12位模数转换器417。其6路PWM脉宽调制控制信号输出作为电机控制信号，其外围电路43包括可编程逻辑芯片431、电源电压控制电路432及多路选择放大电路433，其中，可编程逻辑芯片采用XiLinx型芯片，它分别与数字输入输出管脚414、PWM控制窗口输出接口415相连，电源电压控制电路分别与12位数模转换器416及电机驱动电路42相连，多路选择放大电路分别与12位模数转换器417及伺服电机50相连；电机驱动电路42分别与可编程逻辑芯片431、电源电压控制电路432及伺服电机50连接。电流、转矩控制环路的变频调速方法包括：其电流矢量方向与电压矢量方向作为频率控制的补偿信号，电流源逆变器实现高转矩速度矢量超调变频控制，通过控制直流侧电压，克服过激或欠激的问题，可使异步电机在不同频率，不同负载下稳定运行。这种调速器构成含有转矩或电流内闭环的高性能、高转矩调速系统，自适应转矩矢量L的超调控制；转差自动补偿的高转矩速度矢量控制，实现了异步电机的快速软起动、快速同步控制和多级变频调速，达到效果显著，控制精度和动态特性好，可靠性高。电流、转矩控制环路工作的控制流程如图6所示：
a、在快速处理周期启动后，高速数字信号处理器根据处理模式选择启动控制模式、速度同步控制模式或补偿精控模式的处理流程；
b、由可编程逻辑芯片获得高速数字信号处理器处理后获得的各种补偿信号，并由通用输入输出数字接口取得的速度/相位补偿信号，然后计算出当前处理周期的单周期频率/电压修正信号；
c、在速度同步控制模式或补偿精控模式下，从通用输入输出数字接口取得控制窗口信号，如系统处于控制窗口，向伺服控制单元传送频率/电压修正信号，然后退出处理流程。
伺服电机50的数量与主轴控制单元20相对应，该伺服电机是基于两级闭环变频调速的交流异步电机，多个伺服电机50装在电机支座51上，电机轴54与主轴之间通过齿轮减速机构53传动。在每个伺服电机上还设有一个编码器52，编码器选用市售产品，它装在伺服电机内。用于为伺服控制单元提供反馈信号。
主轴60的数量与主轴控制单元20相对应，如图1所示，主轴60设置于墙板或基座上(图中未示出)，每个主轴上设有一个位置编码器61，它可选用旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等，要求转速范围合适，角位置测量分辨率达0.01％以上。位置编码器61设于主轴外部，电机轴与主轴之间通过齿轮减速机构53传动，来获得到较大的低速调速范围和改进控制精度。主轴上的编码器由于直接安装在主轴上且半径增大约K倍，能获得更精确的主轴位置精度，可用于提供稳定的精细补偿控制。编码器外部装有编码器罩62，保护编码器免受沾污和灰尘。编码器外部还装有编码信号转换器63，编码器罩62与编码信号转换器63组成编码读出系统，编码信号转换器63采用数字脉冲编码器，它们固定在支座64上，并通过数字接口将反馈信号连接到主轴控制单元20(见图1)。主轴60的输出端则用于和所要驱动的套色印刷机械和纺织机械相连接。
图7给出了本发明应用于8色套印的印刷机70的一个实例，本例中，本发明的异步电机多主轴同步控制系统包括一个主滚筒71(MS)和8个8色套印用的8个印版滚筒72(S1-S8)，主滚筒的直径约为印版滚筒直径的5～8倍，8个印版滚筒(S1-S8)设置于主滚筒(MS)外周上，8个印版滚筒的直径相同。在主滚筒上装有光电式对准编码器73；而在印版滚筒轴上装有位置编码器61，它可选用旋转变压器、光电式脉冲发生器和圆光栅等，要求转速范围合适，角位置测量分辨率达0.01％以上。运行时，系统控制印版滚筒的外圆靠压在主滚筒外圆上，形成两圆相切，且保持线速度与主滚筒同步。由于编码器直接安装在主滚筒和印版滚筒轴上，因此可直接获取主滚筒和印版滚筒的角速度量，达到速度精确控制效果。
同时，在两次印刷的间隙窗口，除第一个印版滚筒外，系统控制其它印版滚筒与第一个印版滚筒保持相位同步，即控制其它印版滚筒与对准标志的相对角度位置，达到精确套准的印刷效果。如图7所示，由第一个印版滚筒直接印上对准标志，当位于A1的编码信号转换器测定了对准标志时，其与第二个印版滚筒的印刷位置P2的距离为弧A1-P2，而第二个印版滚筒的印版对准位置与印刷位置P2的距离为弧S2-P2，显然，当弧A1-P2与弧S2-P2等长时，第二个印版滚筒与第一个印版滚筒达到了精确套准的印刷效果。以此类推，其它印版滚筒都能实现与第一个印版滚筒同样的精确套准的印刷效果。同样，由于编码器直接安装在各个印版滚筒轴上，直接获取印版滚筒的角度位置和角度偏移量，因而降低了各种因素的影响，达到了角度精确控制的效果，实现了精确套准。