[發明專利]一種伺服電機控制方法

有效

• 申請號: 201310439659.2
• 申請日: 2013-09-24
• 公開（公告）號: CN103488189B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 趙瑞杰;田素立;王艷領;邢珊珊;代興華;朱洪浩;李軍克;才鴻飛;葛林耀;張坤
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;許繼電氣股份有限公司;許昌許繼風電科技有限公司;國網新源張家口風光儲示范電站有限公司
• 主分類號: G05D3/12
• 分類號: G05D3/12;H02P6/16
• 代理公司: 鄭州睿信知識產權代理有限公司41119
• 代理人: 胡泳棋

技術領域

本發明涉及伺服電機控制方法。

背景技術

伺服驅動器作為控制和功率變換裝置在電機伺服控制領域中的應用越來越普遍。接收上位運動控制器的轉速命令，驅動伺服電機，使得被控對象達到目標位置。

伺服驅動器一般采用轉速控制模式，即轉速、電流雙閉環控制方法，該方法具備調速范圍廣、動態性能好、精度高等優勢，這種控制方法以電流為內環，轉速為外環，轉速外環的輸出作為電流內環的輸入，控制方法為現有技術，具體技術細節不再展開介紹。伺服電機一般采用旋轉變壓器或者編碼器作為轉速傳感器來使用，轉速傳感器自身的誤差、采樣誤差和計算誤差會造成轉速反饋值的波動。采用轉速、電流雙閉環控制無法抑制此誤差(非轉速閉環前向通道值)。在被控對象偏離目標位置比較大的情況下，驅動器接收上位運動控制器的轉速命令(轉速命令不為零，轉速命令，下文也寫作轉速給定或者給定轉速命令)，通過調整電機轉速使得被控對象快速穩定到達目標位置，轉速反饋值的波動對系統控制影響比較小；在被控對象與目標位置重合的情況下，驅動器接收到的轉速命令為零，轉速反饋值的波動對系統控制的影響就會比較大。實際轉速為零的情況下，如果轉速反饋值在零附近上下波動，會造成被控對象在目標位置附近抖動的情況；如果轉速反饋值為某方向很小的值(如正向或者反向)，會造成被控對象朝相反的方向輕微轉動。這些控制效果都是精密控制中所不允許的。如在風電變槳系統中，這種輕微抖動會增加風機關鍵器件疲勞度，減少風機的使用壽命；在數控車床控制中則會影響機械加工的精度。

如何設計一種控制方法，使得伺服驅動器在上位運動控制器給定轉速命令不為零時，能夠按照要求控制被控對象快速到達目標位置，且在零轉速給定時，不受轉速反饋值波動的影響而使被控對象固定在目標位置成為當前亟待解決的難題。

發明內容

本發明的目的是提供一種伺服電機控制方法，用以解決現有技術中不能使得被控對象穩定在目標位置的問題。

為實現上述目的，本發明的方案是：

一種伺服電機控制方法，步驟如下：

4）伺服驅動器接收上位運動控制器的轉速命令；

5）判斷轉速命令是否為零；

6）若轉速命令不為零，則采用轉速控制模式；若轉速命令為零，則采用位置控制模式，所述位置控制模式為：選定接收轉速命令時的電機位置為參考量，電機實時位置為反饋量，輸出量為轉速環的實際轉速命令。

所述電機位置為電機角位置。

在判斷轉速命令是否為零時，同時判斷實際轉速是否小于設定值V，僅當轉速命令為零且實際轉速小于設定值V時，采用位置控制模式。

本發明設計了一種位置、轉速協調控制方法，實現了伺服電機位置、轉速工作模式的協調控制。伺服驅動器在接收上位運動控制器給定轉速命令不為零時，工作于轉速閉環控制模式，接收上位運動控制器轉速命令，控制被控對象快速、穩定到達目標位置。轉速給定為零時，工作于電機位置閉環控制模式，實際轉速命令為位置環計算所得結果，使被控對象固定在目標位置。消除了轉速反饋值波動對于控制結果的影響，進而防止了被控對象的抖動。減少了系統疲勞度，增加了控制精度。實現了伺服電機位置、轉速兩種控制模式之間的平穩切換，系統響應快速、穩定、無延時。

伺服電機位置、轉速協調控制通過軟件編程實現，合理的利用了系統資源配置，沒有增加硬件成本。

本發明結合伺服電機具備轉速、位置傳感器能夠準確測量電機角位置的特點，引入電機角位置反饋值構成電機位置閉環控制。

附圖說明

圖1是本發明方法所涉及各部件的連接示意圖；

圖2是本發明方法的控制策略圖；

圖3是位置控制模式（V*=0）和速度控制模式（V*≠0）的控制框圖的區別示意圖；

圖4采樣中斷服務流程圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細的說明。