[發明專利]一種隨動系統的負載轉矩觀測和補償方法

在審

• 申請號: 201510725173.4
• 申請日: 2015-10-30
• 公開（公告）號: CN105356823A
• 公開（公告）日: 2016-02-24
• 發明（設計）人: 李長紅;韓耀鵬;邊黨偉;楊波
• 申請（專利權）人: 中國兵器工業集團第二O二研究所
• 主分類號: H02P29/40
• 分類號: H02P29/40
• 代理公司: 西北工業大學專利中心 61204
• 代理人: 顧潮琪

技術領域

本發明涉及交流隨動控制系統，尤其涉及交流隨動系統中負載轉矩的觀測和補償方法。

背景技術

隨著現代化戰爭的發展，武器系統對目標的跟蹤和抗擾動的要求逐漸提高，例如高炮武器在進行射擊時，還需要進行目標跟蹤，而設計沖擊力矩將會對隨動系統的跟蹤精度造成一定的影響，同時也要求隨動系統在一定的擾動力矩(負載轉矩)下，具有一定的跟蹤精度。關于克服擾動力矩提高隨動系統精度，常用的方法一般是盡量增加隨動系統的帶寬和開環增益，在速度環控制器中增加積分環節來消除穩態誤差。帶寬的增加受到系統時間常數的限制是有限的，過大的開環增益會導致系統穩定性的下降，因此這種方法來提高抗擾動的能力是有限的。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供一種交流隨動系統的負載轉矩觀測和補償方法，根據隨動系統的輸入和輸出觀測出系統的負載轉矩，并將觀測量補償到隨動系統中，來減小擾動對隨動系統跟蹤精度的影響。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案包括以下步驟：

第一步、讀取上一時刻k-1的電流環的電流給定值I^*(k-1)，以及當前時刻k和上一時刻k-1的電機轉速ω(k)和ω(k-1)；

第二步、計算其中，T₁(k)和T₁(k-1)分別為其k時刻和k-1時刻的中間變量，T_k為速度環的采樣周期，時間常數為T_c，力矩系數為K_T；

第三步、計算k時刻的中間變量其中，J為折算到電機軸上的總轉動慣量，F為粘滯摩擦系數；

第四步、計算k時刻的負載轉矩觀測值

第五步、讀取k時刻的速度調節器輸出u_ω(k)，并計算k時刻電流環的電流給定值實現負載轉矩觀測值的補償。

本發明的有益效果是：通過本發明的交流隨動系統負載轉矩觀測和補償方法，能有效提高隨動系統對擾動的抑制能力，簡化了速度調節器的設計難度，并能提高隨動系統的精度。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明進一步說明，本發明包括但不僅限于下述實施例。

本發明設交流隨動系統電流環可簡化成慣性環節，時間常數為T_c，設力矩系數為K_T，折算到電機軸上的總轉動慣量為J，粘滯摩擦系數為F，則實現隨動系統負載轉矩觀測和補償方法的具體步驟為：

第一步：讀取上一時刻(k-1時刻)的電流環的電流給定值I^*(k-1)，以及當前時刻(k時刻)和上一時刻(k-1時刻)電機的轉速ω(k)和ω(k-1)；

第二步：計算其中，T₁為中間變量，T₁(k)和T₁(k-1)分別為其k時刻和k-1時刻的值，T_k為速度環的采樣周期；

第三步：計算其中，T₂為中間變量，T₂(k)為其k時刻的值；

第四步：計算負載轉矩觀測值其中為k時刻的負載轉矩觀測值；

第五步，讀取k時刻的速度調節器輸出u_ω(k)，并計算k時刻電流環的電流給定值I^*(k)，即實現負載轉矩觀測值的補償。

本發明的實施例中，當隨動系統的電流環時間常數T_c＝0.2ms，速度環的采樣周期T_k＝1ms(0.001s)時，則實現隨動系統負載轉矩觀測和補償方法的具體步驟為：

第一步：讀取上一時刻(k-1時刻)的電流環的電流給定值I^*(k-1)，以及當前時刻(k時刻)和上一時刻(k-1時刻)電機的轉速ω(k)和ω(k-1)；