[發明專利]一種低速直驅式交流伺服系統的控制方法

有效

• 申請號: 201410143359.4
• 申請日: 2014-04-10
• 公開（公告）號: CN103986392A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 李寧;王木蘭;左健民;王保升
• 申請（專利權）人: 南京工程學院
• 主分類號: H02P21/14
• 分類號: H02P21/14
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

1.一種低速直驅式交流伺服系統的控制方法，其特征在于包括如下步驟：

步驟一：對交流伺服系統的輸出電流i_a、i_b進行檢測，并通過旋轉變換得到交軸電流i_q和直軸電流i_d；以交流伺服電機的轉角觀測值為旋轉變換角度，所述轉角觀測值的獲取包括如下步驟：

（11）在交流伺服電機軸上安裝光電脈沖編碼器，并采集該光電脈沖編碼器的輸出脈沖計數，得到第k個控制周期的實測角度信號θ(k)，k=1,2,3,···，以此實測角度信號θ(k)作為間接觀測的參考信號；

（12）計算第k個控制周期的間接觀測偏差其中，表示第k個控制周期的轉角觀測值；

（13）將步驟（12）得到的Δθ(k)輸入轉矩補償控制器，得到第k個控制周期的轉矩補償信號ΔM(k)；

（14）計算交流伺服電機在第k個控制周期輸出轉矩的估算值其中，為第k個控制周期的交軸電流給定信號，K_T為交流伺服電機的轉矩系數；

（15）交流伺服系統的動力學模型的拉氏變換為將交流伺服系統的動力學模型離散化，得到交流伺服電機的速度觀測值和轉角觀測值的遞推算式：

ω^(k+1)=(1-B·λ)ω^(k)+λ·M(k)]]>

θ^(k+1)=θ^(k)+ω^(k+1)·Δ]]>

k=1,2,3,······

其中，s為拉氏算子，J為轉動慣量，B為粘性摩擦系數，Δ是采樣周期，λ=Δ/J；

步驟二：以轉角觀測值為位置反饋信號，將轉角位置給定信號θ^*和轉角觀測值相比較，得到位置跟隨偏差，此位置跟隨偏差經過位置控制器的調節運算，得到速度給定信號ω^*；

步驟三：以速度給定信號ω^*和前述速度觀測值相比較，得到速度偏差，此速度偏差經過速度控制器的調節運算得到前述交軸電流給定信號

步驟四：將交軸電流給定信號與前述交軸電流i_q進行比較，得到交軸電流偏差，此交軸電流偏差經過交軸電流控制器的調節運算，得到交軸電壓u_q；

步驟五：設定直軸電流給定信號為0，將該直軸電流給定信號與前述直軸電流i_d進行比較，得到直軸電流偏差，此直軸電流偏差經過直軸電流控制器的調節運算，得到直軸電壓u_d；

步驟六：以轉角觀測值為旋轉角度，對前述交軸電壓u_q和直軸電壓u_d進行逆旋轉變換，得到三相交流電壓參考信號u_a、u_b、u_c，再對前述三相交流電壓參考信號u_a、u_b、u_c進行空間矢量脈寬調制，得到的脈寬調制信號用于控制逆變器，驅動交流伺服電機。

2.如權利要求1所述的一種低速直驅式交流伺服系統的控制方法，其特征在于：所述步驟四中，還將轉矩抖動信號與交軸電流給定信號相疊加；所述轉矩抖動信號通過如下步驟得到：將前述步驟二中的速度給定信號ω^*經過窗口函數處理，得到抖動幅值控制信號，前述抖動幅值控制信號與給定的振蕩信號相乘，得到轉矩抖動信號