一种交流伺服驱动方法与流程

技术特征：
1.一种交流伺服驱动方法，其特征在于，包括位置环、速度环、电流环，每个环路由反馈控制器和前馈控制器组成，所述反馈控制器用于检测伺服对象的实时状态，将目标值与真实值比较分析；反馈控制器为比例调节器或比例积分调节器，所述前馈控制器为基于控制对象的数学模型。2.根据权利要求1所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，所述位置环中采用比例反馈调节，适应增量编码器和上位机控制器，采用增量调节模式，表达式如下：其中，表示指令位置增量，δp
p
实际位置增量，k
pp
表示位置环的比例增益，e
p
表示位置环的跟踪误差，表示比例反馈调节输出的指令速度；位置环中的前馈输出表达式如下：其中，f
pff
表示位置环的前馈函数，k
pff
表示位置环的前馈系数，用百分数表示，表示位置环的前馈输出；位置环最终的输出表达式为：其中，ω
*
表示位置环最终输出的指令速度。3.根据权利要求1所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，所述速度环的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：e
ω
＝ω
*
‑
ω
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)其中，e
ω
表示当前周期的速度环跟踪误差，e
ω
(k)表示第k个周期的速度环跟踪误差，n表示当前周期数，k
ωp
、k
ωi
表示速度环的比例、积分调节系数，表示反馈调节输出的指令q轴电流；速度环的前馈调节表达式如下：其中，表示静态前馈输出的指令q轴电流，表示动态前馈输出的指令q轴电流，k
ωfs
表示速度环静态前馈系数，百分数分子表示，k
ωfd
表示速度环动态前馈系数，用百分数表示，在前馈获取准确条件下，k
ωfs
和k
ωfd
取100％，表示前馈输出总的指令q轴电流；速度环最终的输出表达式为：其中，表示指令q轴电流。4.根据权利要求1所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，所述电流环中有d轴和q轴两个通道，两个通道的实际电流由实际相电流经clark和park变换而来，变换的数学表达式如下：
其中，i
u
、i
v
表示u、v相实际电流，θ
e
表示电机电角度，i
d
、i
q
表示d、q轴实际电流；d、q轴的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：d、q轴的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：d、q轴的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：d、q轴的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：其中，表示d、q轴指令电流，在控制对象为隐极正弦波永磁同步电机时，e
id
、e
iq
表示d、q轴电流跟踪误差，k
idp
、k
iqp
表示d、q轴比例调节系数，k
idi
、k
iqi
表示d、q轴积分调节系数，表示d、q轴反馈调节输出。5.根据权利要求4所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，当控制对象为隐极正弦波三相永磁同步电机时，d轴实际的电压、电流的趋于稳态，q轴的电压、电流随负载变化，加强电流的响应能力，在q轴上加入前馈控制，表达式如下：其中，f
iqff
表示电流环q轴的前馈函数，主要由电机在q轴上的伏安特性决定，表示电流环q轴的前馈电压；正弦波三相永磁同步电机的d、q轴存在相互干涉的旋转电动势，通过解耦控制消除，表达式如下：达式如下：其中，l
d
、l
q
表示电机定子绕组在d、q轴上的等效电感，ψ
f
表示电机永磁体在dq坐标系下的等效磁链，表示d、q轴轴的解耦电压；经过反馈调节、前馈补偿和解耦计算，d、q轴总的指令电压为为因svpwm基于αβ坐标系，将经逆park变换转换至αβ坐标系的指令电压转换方程如下：

技术总结
本发明公开了一种交流伺服驱动方法，包括位置环、速度环、电流环，每个环路由反馈控制器和前馈控制器组成，反馈控制器为比例调节器或比例积分调节器，前馈控制器为基于控制对象的数学模型。数字交流伺服系统是高端数控加工设备和机器人控制系统的核心功能部件，为提升交流伺服驱动器的性能，本发明提出一种以单片机为控制核心的设计方法，可灵活地应用于相关的数字交流伺服系统，提高数控机床的加工精度和伺服驱动器的动态特性，具有广泛的应用前景和实用价值。实用价值。实用价值。


技术研发人员：崔吉 扶文树 陈子涵 王佳斌 王常龙 葛梦晴 陈苏婉
受保护的技术使用者：南京信息职业技术学院
技术研发日：2021.07.13
技术公布日：2021/10/8