无刷直流力矩电机位置伺服系统摩擦力矩自适应补偿方法

摘要

本发明提供的是一种无刷直流力矩电机位置伺服系统摩擦力矩自适应补偿方法。高精度BDCM位置伺服系统包括位置环、速度环和电流环三环控制，三环控制均采用离散PID控制律来控制。由绝对值编码器获得实际的位置信号，经处理位置控制器数字PI算法输出转速给定值n^*；光电编码器获得实际的速度信号，转速控制器数字P算法输出电流给定值I^*；由霍尔电流传感器得到实际的电流信号I，由电流调节器确定电子电枢绕组导通所需要的电压平均值，根据计算出的占空比设置相应的寄存器使DSP的事件管理器产生经摩擦力矩补偿后的PWM信号控制电机正确运行。本发明解决了高精度BDCM位置伺服系统无刷直流力矩电机运行带来的摩擦力矩的阻碍作用影响系统精度的不足这一问题。

主权项

1、一种无刷直流力矩电机位置伺服系统摩擦力矩自适应补偿方法，其特征是：高精度BDCM位置伺服系统包括位置环、速度环和电流环三环控制，三环控制均采用离散PID控制律来控制；由绝对值编码器获得实际的位置信号，位置编码器输出串行的角度信号，通过DN1811解码产生32位的并行数据信号，DSPF2812A有16位数据线，32位数据分两次读入DSP，读入的32位数据有24位是角度数据，8位是控制状态信号，读入数据后，再对数据解码计算，得到负载转动的角度θ，位置给定信号θ*与θ比较后得到位置误差Eθ信号，位置控制器数字PI算法输出转速给定值n*；光电编码器获得实际的速度信号，采用M/T法获得实际转速信号n，如下：$n=\frac{60f_c{m}_1}{{\mathrm{Nm}}_2}$其中：N为传感器每周产生的脉冲个数，Td为检测时间，m1为Td时间内传感器产生的脉冲个数，m2为Td时间内记取时钟脉冲的脉冲数，fc为时钟脉冲的频率，当n*＞nmax时，取n*＝nmax，当n*＜-nmax，取n*＝-nmax，其中nmax是转速极限值，转速给定信号n*与n比较后得到位置误差En信号，转速控制器数字P算法输出电流给定值I*，当I*＞Imax时，取I*＝Imax，当I*＜-Imax，取I*＝-Imax，其中Imax是转速极限值；由霍尔电流传感器得到实际的电流信号I，霍尔电流传感器输出的信号经D/A转换后由DSP读取，电流给定值I*与电流实际值比较得到电流误差ΔI，当I*＞0时，ΔI＝I*-I，当I*＜0时，ΔI＝-I*-I，对ΔI取绝对值后，再和摩擦力矩特性函数相加后经电流环PI调节后得到u，根据u计算占空比，进行正转矩和负转矩PWM寄存器更新；由电流调节器确定电子电枢绕组导通所需要的电压平均值，即PWM信号占空比，根据计算出的占空比设置相应的寄存器使DSP的事件管理器产生经摩擦力矩补偿后的PWM信号控制电机正确运行。