[發明專利]重載起動控制方法及系統

在審

• 申請號: 202110295477.7
• 申請日: 2021-03-19
• 公開（公告）號: CN112953321A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 王天乙;黃建;張新華;王貫;宋志翌;陳愛峰;李曉斌;王傳澤;杜林奎;郭彥武
• 申請（專利權）人: 北京自動化控制設備研究所
• 主分類號: H02P6/20
• 分類號: H02P6/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種重載起動控制方法及系統，解決現有車載機電伺服系統在重載起動環節無法實現穩定控制的問題。該系統包括：第一工作狀態下：模擬量采集模塊采集旋轉變壓器和電流傳感器輸出信號；多圈位置解算模塊基于首次旋轉變壓器位置信號計算得到多圈連續計數位置信號；位置環控制模塊基于當前時刻的多圈計數位置得到位置環控制輸出；速度環控制模塊基于當前時刻的多圈連續計數位置信號、位置環控制輸出計算第一速度環控制量；電流環控制模塊基于第一速度環控制量計算電流環控制輸出量；第二工作狀態下，模擬量采集模塊、電流環控制模塊與第一工作狀態下一致，速度環控制模塊基于外部輸入的速度指令與旋轉變壓器輸出信號計算第二速度環控制量。

技術領域

本發明屬于伺服控制技術領域，涉及一種重載起動控制方法及系統，尤其是一種利用旋轉變壓器位置信號作為反饋信息的重載起動控制方法及系統。

背景技術

地面大功率車載發射設備是航空航天領域飛行器發射系統的重要組成部分，承擔著飛行器車載平臺姿態調平、起豎架升起與降落的任務，是實現飛行器順利發射的重要保障。根據實際發射任務與環境需求，飛行器發射平臺主要包括地面固定發射平臺、地下井式發射平臺、水下發射平臺、車載移動發射平臺等。由于車載移動發射平臺具有機動性強、靈活性好、展開速度快、環境適應性強等諸多優勢，已成為飛行器發射系統主流配置方案，是未來移動發射平臺的重要發展方向。

傳統的車載發射平臺伺服系統主要由多個液壓作動器組成，利用電液閥控伺服技術實現液壓缸兩腔油壓的調整，推動作動器伸出或縮回，具有能量密度大、無卡死風險、液壓伺服技術成熟等優勢，是目前大多數發射平臺所采用的伺服系統方案。隨著整車全電化技術發展，電動伺服正逐步取代傳統液壓伺服，電動伺服具有系統體積小、維護性強、可靠性高等優勢，特別是在高低溫等嚴酷環境下環境適應性突出，是下一代車載發射系統主要發展方向。

作為車載電動伺服系統的核心單元，永磁同步電機是作動系統的能量與運動形式來源，其高速轉動經過減速器減速后轉化為低速大扭矩輸出，再通過滾珠絲杠進行運動形式轉換，推動負載直線運動。永磁同步電機的控制性能直接決定了伺服系統運動的穩定性與綜合效能，實現高精度、快響應、強魯棒性伺服控制是車載電動伺服系統可靠運行的重要保障。由于車載發射系統功率高、重量大，無論是調平系統還是起豎系統都面臨著重載起動的特殊工況，這也是車載伺服系統區別于其他機電伺服系統的主要方面。具體而言，在伺服系統起動瞬間，系統重力載荷全部作用于伺服作動器，系統處于峰值載荷點，由于電機電流從起動初始零值建立至與峰值載荷平衡的峰值電流需要調節時間，作動器不可避免地在峰值載荷作用下出現瞬時跌落狀態，極易激發系統產生劇烈振動，甚至跌落沖擊損壞機械傳動機構。

傳統永磁同步電機常采用速度、電流雙閉環控制方法，但由于起動瞬間轉速較低，主要靠轉速環積分量產生控制輸出，響應特性難以兼容系統穩定性與快速性，容易造成系統跌落角度大、回調時間慢等問題。因此，解決車載伺服系統重載起動穩定控制問題是實現飛行器平穩、可靠發射的重要一環，也是車載伺服系統亟需解決的主要控制難題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的不足，提供一種重載起動控制方法及系統，以解決上述現有車載全電發射平臺機電伺服系統在重載起動環節無法實現穩定控制的技術問題。

本發明解決問題的技術方案是：

根據一方面，提供一種重載起動控制系統，該重載起動控制系統包括模擬量采集模塊、多圈位置解算模塊、位置環控制模塊、速度環控制模塊和電流環控制模塊，該重載起動控制系統還具有第一工作狀態和第二工作狀態，其中：

當重載起動控制系統在第一工作狀態下時：

模擬量采集模塊用于采集旋轉變壓器和電流傳感器輸出的信號，其中，旋轉變壓器輸出的信號包括電機轉速信號和電機位置信號；

多圈位置解算模塊用于對模擬量采集模塊第一次采集得到的電機位置信號進行多圈累積計算，將旋轉變壓器單圈計數轉化為多圈連續計數，以獲取各采樣時刻的多圈連續計數位置信號；