CN113070735B - 一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 - Google Patents
一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113070735B CN113070735B CN202110404684.1A CN202110404684A CN113070735B CN 113070735 B CN113070735 B CN 113070735B CN 202110404684 A CN202110404684 A CN 202110404684A CN 113070735 B CN113070735 B CN 113070735B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- current
- calculating
- equal
- phase
- value
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q15/00—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work
- B23Q15/007—Automatic control or regulation of feed movement, cutting velocity or position of tool or work while the tool acts upon the workpiece
- B23Q15/14—Control or regulation of the orientation of the tool with respect to the work
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
本发明公开了一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法。本发明在电流环结构中应用提出的励磁电流和负载电流公式计算得到三相电流值，并引入三相反馈电流值，计算得到三相PWM输出占空比。本发明为保证***拥有高的控制精度，因此仍采用位置环、速度环和电流环的三环结构。与通用位置伺服控制***最大的不同是，电流环没有采用PI调节，而是应用提出的励磁电流和负载电流公式，并引入三相反馈电流值，进行PWM占空比调节。整个***在保证高控制精度的前提下，动态响应性能得到了大幅提高。
Description
技术领域
本发明涉及化工机械领域，具体为一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法。
背景技术
数控机床使用过程中，由于对刀和调整的需要，会频繁使用手摇轮式脉冲发生器来控制数控机床主轴运动。手动旋转手轮产生脉冲信号，脉冲信号经位置伺服控制***处理后生成相应控制量和控制信号，驱动伺服电机带动主轴移动相应的距离。精度和动态响应时间交流伺服电机手轮控制***的核心技术指标。位置环、速度环和电流环组成的三环结构，是目前被普遍认可的位置伺服***控制***结构。其中位置环为不引起位置超调，一般采用纯比例调节器；速度环和电流环均采用PI调节器。这种三环串联的结构，虽然控制精度高，但也降低了***的动态响应性能。
为进一步提升***的动态响应性能，研究人员提出了模拟电流环为内环，数字位置环为外环构成的两环位置伺服控制***；位置、速度和加速度并行输入到同一个调节器中，组成多状态变量输入的环路并行结构；位置单环***结构；外环为数字式位置环，内环为数字式电流环的两环结构等等。上述结构在提升***动态响应的同时，都或多或少地牺牲了***的控制精度。
发明内容
为了克服上述缺点，本发明提供一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法。
本发明采取的技术方案如下：
包括如下步骤：
第一步：读取电机轴编码器脉冲累计值，
第二步：计算电机轴反馈频率，
第三步：读取手轮脉冲累计值，
第四步：计算输出频率，
第五步：计算速度差，
第六步：限幅判断，如果速度差HFD>TRQB1，HFD＝TRQB1，进入第八步；如果速度差HFD≤TRQB1，进入第七步；
第七步：速度差保持不变，
第八步：计算速度环比例数据，
第九步：计算速度环数据，
第十步：限幅，如果速度环数据PIO>TRQB2，则PIO＝TRQB2，进入第十二步；如果速度环数据PIO≤TRQB2，进入第十一步；
第十一步：速度环数据不变；
第十二步：计算负载电流；
第十三步：计算励磁电流；
第十四步：计算相位差；
第十五步：计算当前相位；
第十六步：计算U相电流值；
第十七步：计算V相电流值；
第十八步：计算W相电流值；
第十九步：计算U相PWM占空比；
第二十步：计算V相PWM占空比；
第二十一步：计算W相PWM占空比；
返回第一步。
有益效果：本发明在电流环结构中应用提出的励磁电流和负载电流公式计算得到三相电流值，并引入三相反馈电流值，计算得到三相PWM输出占空比。本发明为保证***拥有高的控制精度，因此仍采用位置环、速度环和电流环的三环结构。与通用位置伺服控制***最大的不同是，电流环没有采用PI调节，而是应用提出的励磁电流和负载电流公式，并引入三相反馈电流值，进行PWM占空比调节。整个***在保证高控制精度的前提下，动态响应性能得到了大幅提高。
附图说明
图1是本发明的控制流程图。
具体实施方式
本发明包括位置环控制、速度环控制和电流环控制，位置环控制步骤如下1)至6)步骤，速度环控制步骤如下7)至10)步骤，电流环控制控制步骤如下11)至20)步骤。
本发明的具体步骤如下：
1)读取伺服电机轴编码器脉冲累计值，编码器脉冲累计值为PLS；
2)计算电机轴反馈频率，电机轴反馈频率为HZF；
HZF＝△PLS×PLSG，其中△PLS为伺服电机轴编码器脉冲累计值增量，即△T时间步长内PLS的增量，PLSG为电机轴位置环增益，其中△T≤0.192ms，0≤PLSG≤64；
3)读取手轮脉冲累计值，手轮脉冲累计值为PLS2；
4)计算输出频率，输出频率为HZP；
HZP＝△PLS2×PLSG2，其中△PLS2为手轮脉冲累计值增量，即△T时间步长内PLS2的增量。PLSG2为手轮位置环增益，其中0≤PLSG2≤64；
5)计算速度差，速度差为HFD；
HFD＝HZP-HZF，限幅处理后将作为速度环输入量。
6)限幅
如果HFD>TRQB1，则HFD＝TRQB1，否则HFD保持不变，其中TRQB1为限幅值，0≤TRQB1≤64。
7)计算速度环积分数据，速度环积分数据为I；
I＝∑HFD/ICR，其中ICR为积分系数，其中10≤ICR≤1000。
8)计算速度环比例数据，速度环比例数据为P；
P＝HFD/PGA，其中PGA为比例系数，其中10≤PGA≤120。
9)计算速度环数据
PIO＝P+I+O，其中O为补偿值，其中0≤O≤80。
10)限幅
如果PIO>TRQB2，则PIO＝TRQB2，否则PIO保持不变，其中TRQB2为限幅值，0≤TRQB2≤100。
11)计算负载电流，负载电流为Id；
Id＝K1×PIO，其中K1为负载电流增益，1≤K1≤100。
12)计算励磁电流，励磁电流为Im；
Im＝K2×PIO，其中K2为励磁电流增益，1≤K2≤150。
13)计算相位差，相位差为Pd；
Pd＝HFD×△T，其中△T为时间步长，△T≤0.192ms。
14)计算当前相位，当前相位为Ph；
Ph＝HZF×t+Pd，其中t为***时间。
15)计算U相电流值，U相电流值为IU；
IU＝Im×cos(Ph)-Id×sin(Ph)，其中cos(Ph)和sin(Ph)分别为余弦值和正弦值。
16)计算V相电流值，V相电流值为IV；
IV＝Im×sin(Ph)+Id×cos(Ph)。
17)计算W相电流值，W相电流值为IW；
IW＝-IU-IV
18)计算U相PWM占空比，U相PWM占空比为Udc；
Udc＝ZRCUT+(IU-Ufeed)×Igain，其中ZRCUT为偏置值，大小为PWM周期的一半；Ufeed为U相反馈电流值；Igain为电流增益，1≤Igain≤100。
19)计算V相PWM占空比，V相PWM占空比为Vdc；
Vdc＝ZRCUT+(IV-Vfeed)×Igain，其中Vfeed为V相反馈电流值。
20)计算W相PWM占空比，W相PWM占空比为Wdc；
Wdc＝ZRCUT+(IW-Wfeed)×Igain，其中Wfeed为W相反馈电流值。
21)返回到第1)步。
本方案为保证高控制精度仍采用位置环、速度环和电流环的三环结构控制。位置环和速度环与通用位置伺服***控制结构相同。为提高动态响应，电流环没有采用PI调节，而是应用提出的励磁电流和负载电流公式计算三相电流值，并引入三相反馈电流值，计算得到三相PWM输出占空比。整个***在保证高控制精度的前提下，动态响应性能得到了大幅提高。
Claims (1)
1.一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法，包括如下步骤：
第一步：读取电机轴编码器脉冲累计值，编码器脉冲累计值为PLS；
第二步：计算电机轴反馈频率，电机轴反馈频率为HZF；
HZF＝ΔPLS×PLSG，其中ΔPLS为伺服电机轴编码器脉冲累计值增量，即ΔT时间步长内PLS的增量，PLSG为电机轴位置环增益，其中ΔT≤0.192m，0≤PLSG≤64；
第三步：读取手轮脉冲累计值，手轮脉冲累计值为PLS2；
第四步：计算输出频率，输出频率为HZP；
HZP＝ΔPLS2×PLSG2，其中ΔPLS2为手轮脉冲累计值增量，即ΔT时间步长内PLS2的增量， PLSG2为手轮位置环增益，其中0≤PLSG2≤64；
第五步：计算速度差，速度差为HFD；
HFD＝HZP-HZF，限幅处理后将作为速度环输入量；
第六步：速度差限幅；
如果HFD＞TRQB1，则HFD＝TRQB1，否则HFD保持不变，其中TRQB1为限幅值，0≤TRQB1≤64；
第七步：计算速度环积分数据，速度环积分数据为I；
I＝∑HFD/ICR，其中ICR为积分系数，其中10≤ICR≤1000；
第八步：计算速度环比例数据，速度环比例数据为P；
P＝HFD/PGA，其中PGA为比例系数，其中10≤PGA≤120；
第九步：计算速度环数据；
PIO＝P+I+O，其中O为补偿值，其中0≤O≤80；
第十步：速度环数据限幅；
如果PIO＞TRQB2，则PIO＝TRQB2，否则PIO保持不变，其中TRQB2为限幅值，0≤TRQB2≤100；
第十一步：计算负载电流，负载电流为Id；
Id＝K1×PIO，其中K1为负载电流增益，1≤K1≤100；
第十二步：计算励磁电流，励磁电流为Im；
Im＝K2×PIO，其中K2为励磁电流增益，1≤K2≤150；
第十三步：计算相位差，相位差为Pd；
Pd＝HFD×ΔT，其中ΔT为时间步长，ΔT≤0.192ms；
第十四步：当前相位为Ph；
Ph＝HZF×t+Pd，其中t为***时间；
第十五步：计算U相电流值，U相电流值为IU；
IU＝Im×cos(Ph)-Id×sin(Ph)，其中cos(Ph)和sin(Ph)分别为余弦值和正弦值；
第十六步：计算V相电流值，V相电流值为IV；
IV＝Im×sin(Ph)+Id×cos(Ph)；
第十七步：计算W相电流值，W相电流值为IW；
IW＝-IU-IV；
第十八步：计算U相PWM占空比，U相PWM占空比为Udc；
Udc＝ZRCUT+(IU-Ufeed)×Igain，其中ZRCUT为偏置值，大小为PWM周期的一半；Ufeed为U相反馈电流值；Igain为电流增益，1≤Igain≤100；
第十九步：计算V相PWM占空比，V相PWM占空比为Vdc；
Vdc＝ZRCUT+(IV-Vfeed)×Igain，其中Vfeed为V相反馈电流值；
第二十步：计算W相PWM占空比，W相PWM占空比为Wdc；
Wdc＝ZRCUT+(IW-Wfeed)×Igain，其中Wfeed为W相反馈电流值；
第二十一步：返回第一步。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110404684.1A CN113070735B (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110404684.1A CN113070735B (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113070735A CN113070735A (zh) | 2021-07-06 |
| CN113070735B true CN113070735B (zh) | 2022-10-28 |
Family
ID=76617786
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110404684.1A Active CN113070735B (zh) | 2021-04-15 | 2021-04-15 | 一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113070735B (zh) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182397A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Fanuc Ltd | Ａｃサーボモータの電流制御方法 |
| JPH10146100A (ja) * | 1996-11-06 | 1998-05-29 | Akira Chiba | 半径方向回転***置制御装置 |
| JPH11122998A (ja) * | 1997-10-17 | 1999-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | ベクトル制御インバータ装置 |
| CN102497151A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 常州大学 | 一种智能重构柔性电机驱动控制器 |
| CN103231798A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-07 | 西北工业大学 | 一种数字电动舵机控制装置和控制方法 |
| CN103780181A (zh) * | 2012-10-17 | 2014-05-07 | 深圳市三艾科技有限公司 | 一种提高伺服驱动器电流环响应的方法 |
-
2021
- 2021-04-15 CN CN202110404684.1A patent/CN113070735B/zh active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08182397A (ja) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Fanuc Ltd | Ａｃサーボモータの電流制御方法 |
| JPH10146100A (ja) * | 1996-11-06 | 1998-05-29 | Akira Chiba | 半径方向回転***置制御装置 |
| JPH11122998A (ja) * | 1997-10-17 | 1999-04-30 | Mitsubishi Electric Corp | ベクトル制御インバータ装置 |
| CN102497151A (zh) * | 2011-12-30 | 2012-06-13 | 常州大学 | 一种智能重构柔性电机驱动控制器 |
| CN103780181A (zh) * | 2012-10-17 | 2014-05-07 | 深圳市三艾科技有限公司 | 一种提高伺服驱动器电流环响应的方法 |
| CN103231798A (zh) * | 2013-05-06 | 2013-08-07 | 西北工业大学 | 一种数字电动舵机控制装置和控制方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN113070735A (zh) | 2021-07-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108306568B (zh) | 电梯用pmsm抗负载扰动的自适应积分反步控制方法 | |
| CN100420145C (zh) | 一种集成磁悬浮飞轮直流无刷电动机控制*** | |
| CN1784824B (zh) | 永久磁铁式同步电动机的控制装置 | |
| CN108336935B (zh) | 一种反步控制协同eso的直线电机控制方法 | |
| CN108054969B (zh) | 基于模糊控制器的内置式永磁同步电机全速域控制方法 | |
| CN112701968B (zh) | 一种永磁同步电机模型预测控制鲁棒性能提升方法 | |
| CN103997272A (zh) | 永磁同步电机的负载扰动补偿装置及方法 | |
| CN111130271A (zh) | 一种自动循环散热式直线电机运动控制平台及控制方法 | |
| CN1967414A (zh) | 永磁同步电机的简化自抗扰控制器的构造方法 | |
| CN102204082A (zh) | 永磁体同步电动机的控制装置 | |
| CN110350832B (zh) | 带有误差补偿的记忆电机定子磁链观测器及方法 | |
| CN112910359A (zh) | 一种改进型永磁同步直线电机模型预测电流控制方法 | |
| CN112713819A (zh) | 一种提高永磁同步直线电机定位力补偿精度的方法 | |
| CN104834219A (zh) | 一种基于经验模态分解的pmlsm驱动xy平台控制方法及*** | |
| CN113070735B (zh) | 一种高动态响应和高精度的交流伺服电机手轮控制方法 | |
| CN109150043B (zh) | 交流伺服***电流环中的电压前馈补偿方法 | |
| CN108448983B (zh) | 一种抑制伺服***极低速时非线性干扰的方法 | |
| CN108089433A (zh) | 一种用于直流电机的独立数字分数阶pid控制器及控制方法 | |
| CN104485864A (zh) | 直接驱动伺服***的二阶滑模控制***及其控制方法 | |
| CN110045604B (zh) | 音圈电机驱动洛伦兹力型fts重复滑模复合控制方法 | |
| CN113824376B (zh) | 一种永磁同步伺服电机齿槽转矩补偿方法 | |
| CN113467229B (zh) | 一种交流伺服驱动方法 | |
| CN111835251A (zh) | 一种基于无速度传感的永磁同步电机高性能控制方法 | |
| CN113206628B (zh) | 一种精确控制交流伺服电机转速的装置及其控制方法 | |
| CN113890424B (zh) | 基于参数辨识的永磁同步电机速度环pi控制器调谐方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |