[實用新型]交流伺服電機速度控制系統

有效

• 申請號: 201220119991.1
• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN202503470U
• 公開（公告）日: 2012-10-24
• 發明（設計）人: 林旭梅;景寶紅
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P27/08
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 王連君

技術領域

本實用新型涉及一種用于伺服系統控制，能夠在線克服電機擾動的控制系統。

背景技術

在工業上，隨著控制精度的要求，交流伺服的控制成為主流，為了提高交流伺服電機的精度，各種新型的控制算法不斷涌現。目前，為了克服負載、模型參數的大范圍變化和非線性的影響，克服在電機低速時出現的爬行現象，在傳統PID算法的基礎上，出現了模糊控制、神經網絡、滑模變結構控制、自適應控制等等。選擇的控制芯片有DSP、FPGA系列。運行成本較高。

但是這些算法都是在傳統控制的基礎上附加這些控制算法，有各自的缺陷。模糊控制算法精度不高，神經網絡學習訓練的時間較長，難以在線控制，滑模控制在進入滑動態后出現抖振，也就是在滑動面附件高頻顫動。自適應控制是對于變化較快的參數難以得到好的控制效果。有些算法還是僅限于仿真，因為在線辨識花費的時間長，難以在線控制。在低速控制時，電機會出現爬行現象，爬行現象將會給電機帶來一定的損耗，控制精度更難以保證。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種交流伺服電機速度控制系統，該控制系統結構新穎，使用效果較好。

本實用新型為了實現上述目的，采用的技術解決方案是：

交流伺服電機速度控制系統，包括依次形成閉環連接的電機、編碼器、控制器及驅動器，控制器接收編碼器的信號，之后輸出控制信號至驅動器，驅動器將控制信號放大后，輸出至電機。

進一步，所述控制器采用型號為STM32F103RBT6的單片機。

進一步，所述控制器包括PID控制模塊、CMAC控制模塊、PI控制模塊及逆變模塊，所述PID控制模塊和CMAC控制模塊相并聯，之后依次連接PI控制模塊及逆變模塊。

本實用新型的有益效果：

此種交流伺服電機速度控制系統，可靠性較高，控制系統較為簡單，易于維護，體積小，對于不同的控制精度要求，可編程選擇時鐘參數進行控制，方便靈活，系統設計較為簡單，降低了維護成本。采用STM32F103RBT6單片機結合模糊CMAC算法實現的PID控制器，能夠克服PID的參數不易設定，抑制意外干擾，有效提高了電機的控制性能。采用STM32F103RBT6作為主控芯片，所需的功耗小，運行速度快，成本較低。

附圖說明

圖1是交流伺服電機速度控制系統硬件連接圖。

圖2是交流伺服電機速度控制系統的框圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型進行詳細說明：

結合圖1、圖2，交流伺服電機速度控制系統，包括依次形成閉環連接的電機、編碼器、控制器及驅動器，控制器接收編碼器的信號，之后輸出控制信號至驅動器，驅動器將控制信號放大后，輸出至電機。所述控制器采用型號為STM32F103RBT6的單片機，控制器包括PID控制模塊、CMAC控制模塊、PI控制模塊及逆變模塊，所述PID控制模塊和CMAC控制模塊相并聯，之后依次連接PI控制模塊及逆變模塊。

如圖2所示，電源輸入是220V的市電，整流電路是由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。變壓器的大小選擇根據電機功率的大小可改變，整流電路選擇的是全波整流。濾波是選擇3300uF的電容，起到旁路、通低頻的作用。三相逆變器選用的MOSIRF540，該元件耐電流最大值30A，耐壓值為100V，共有6個MOSIRF540，它們的開關是由控制器PWM輸出的信號加以控制。

在保護電路中主要是選擇兩類傳感器，分別為電流傳感器ACS712ELC-20A線性電流傳感器，該電流傳感器是基于霍爾效應的線性電流傳感器，其銅制的電流路徑靠近晶片的表面，5.0伏特單電源操作，66至185mVA輸出靈敏度，輸出電壓與交流或直流電流成比例。電流傳感器信號的輸出范圍轉換到0-3.3V之間，經過STM32F103RBT6內部的12位AD轉換器，其是3.3供電，兩相或三相電流輸入，選用AD兩路通道。

電壓傳感器選擇的模塊能夠對單相電壓進行測量，選用的型號為SPT204A，輸入范圍為50-1000V，輸出為0.05-8V(運放輸出)。該電壓互感器后面接上一個限流電阻，使電流在互感器規定的范圍內，后面接上OP07運放電路，使用單電源供電，電源為15V，為了和主芯片電壓相對應，對其進行電路進行量程變換，轉換為0-3.3V的電路。