[發(fā)明專利]用于工業(yè)六軸機(jī)器人的DTC-SVPWM的交流伺服驅(qū)動器調(diào)控方法

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• 申請日: 2018-07-02
• 公開（公告）號: CN109067273A
• 公開（公告）日: 2018-12-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 左瑩瑩;賈鳳鵬;戴巖;郭純冶
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽新松智能驅(qū)動股份有限公司
• 主分類號: H02P21/00
• 分類號: H02P21/00;H02P25/022
• 代理公司: 沈陽科威專利代理有限責(zé)任公司 21101
• 代理人: 楊濱

一種用于工業(yè)六軸機(jī)器人的DTC?SVPWM的交流伺服驅(qū)動器調(diào)控方法，涉及工業(yè)自動化和智能機(jī)器人領(lǐng)域。通過三閉環(huán)控制算法，將系統(tǒng)反饋回來的電流和相電壓信號轉(zhuǎn)換為系統(tǒng)的磁鏈等信號，轉(zhuǎn)換后，生成SVPWM控制需要的靜止坐標(biāo)系中的相電壓，再按照空間電壓矢量的方式分配扇區(qū)，完成PWM信號的生成，該方法不但降低了直接采用反饋轉(zhuǎn)矩生成開關(guān)管通斷信號帶來的轉(zhuǎn)矩波動情況，還能夠提高電源的利用率，提高了內(nèi)環(huán)控制的穩(wěn)定性和魯棒性。應(yīng)用于工業(yè)六軸機(jī)器人行業(yè)，降低了末端抖振情況的發(fā)生，提高了整機(jī)系統(tǒng)的重復(fù)定位精度和快速性，通過ethercat通訊的方式實現(xiàn)上下位機(jī)之間的數(shù)據(jù)交互通信，提高了傳輸速度。該控制方式還可以提高電源利用率，與傳統(tǒng)的SPWM相比，提高15%左右。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及工業(yè)自動化和智能機(jī)器人領(lǐng)域，特別涉及一種用于工業(yè)六軸機(jī)器人的DTC-SVPWM的交流伺服驅(qū)動器調(diào)控方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和生活水平的提高，為了滿足工廠自動化的生產(chǎn)，工業(yè)機(jī)器人代替人類 進(jìn)行惡劣環(huán)境工況和重復(fù)性工況的工作。其中保證機(jī)器人能夠按照規(guī)劃的軌跡運行的執(zhí)行機(jī) 構(gòu)是交流伺服電機(jī)(交流伺服驅(qū)動器+伺服電機(jī))，進(jìn)而完成上位主控制器規(guī)劃的軌跡運行， 有著廣泛和普及的應(yīng)用。

智能機(jī)器人能夠代替人類進(jìn)行工作，在一個機(jī)器人自動化系統(tǒng)中，機(jī)器人只是系統(tǒng)中的 一部分，這個系統(tǒng)通常包括PLC系統(tǒng)、機(jī)器人整機(jī)(包括本體的控制器部分、實現(xiàn)多軸同步 運行的拖動裝置即交流伺服驅(qū)動器和交流伺服電機(jī)和精密減速器)及外圍傳感器等。

由交流伺服驅(qū)動器和交流伺服電機(jī)構(gòu)成的交流伺服系統(tǒng)，因為具有較高的功率密度、響 應(yīng)速度快和過載能力強(qiáng)等優(yōu)點被用于智能工業(yè)機(jī)器人領(lǐng)域中，交流伺服驅(qū)動器和伺服電機(jī)用 于機(jī)器人系統(tǒng)中已經(jīng)是一種普遍的一種應(yīng)用狀態(tài)。但是在實際的應(yīng)用過程中，以工業(yè)六軸機(jī) 器人為例，在直接轉(zhuǎn)矩控制過程中存在轉(zhuǎn)矩脈動的情況，即末端抖振，這將嚴(yán)重影響定位精 度。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于工業(yè)六軸機(jī)器人的交流伺服驅(qū) 動器，通過直接轉(zhuǎn)矩控制與空間電壓矢量控制相結(jié)合，降低了直接轉(zhuǎn)矩控制存在的轉(zhuǎn)矩脈動 情況，提高交流伺服控制系統(tǒng)的整體性能。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于工業(yè)六軸機(jī)器人的DTC-SVPWM的交流伺服驅(qū)動器 調(diào)控方法，其技術(shù)要點是，包括如下步驟：

發(fā)送指令步驟,通過Ethercat將位置給定值指令發(fā)送到伺服驅(qū)動器中；

采集步驟,采集永磁同步電機(jī)輸出的相電流和相電壓值；

速度給定步驟,位置給定值與采集到的編碼器位置反饋值進(jìn)行差值比較,經(jīng)PI調(diào)節(jié)后， 輸出速度信號給定值；

轉(zhuǎn)矩給定步驟，輸出的速度給定信號值與編碼器反饋的速度信號做差值，經(jīng)PI調(diào)節(jié)后， 輸出轉(zhuǎn)矩信號給定值；

DTC-SVPWM調(diào)節(jié)步驟，轉(zhuǎn)矩信號給定值與經(jīng)DTC方法計算出的實際轉(zhuǎn)矩值進(jìn)行比較，生 成SVPWM調(diào)制波，驅(qū)動伺服電機(jī)。

上述方案中，DTC-SVPWM方法包括以下步驟：

首先，相電流和相電壓進(jìn)行CLARK和PARK以及PARK^-1變換后，獲得靜止坐標(biāo)系的電流和 電壓；

其次，利用坐標(biāo)變換的結(jié)果，計算靜止坐標(biāo)系下的磁鏈分量和電磁轉(zhuǎn)矩T_e；

最后，根據(jù)伺服電機(jī)的磁鏈?zhǔn)噶亢碗妷菏噶恐g的關(guān)系，獲取SVPWM控制所需的相電壓， 公式如下：

dφ_α＝φ_ref cos(θ+dδ)-|φ|cosθ

dφ_β＝φ_ref sin(θ+dδ)-|φ|sinθ