[发明专利]一种高精度永磁伺服电机三闭环控制系统及方法

权利要求书

1.一种高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，包括依次连接的上位机、控制模块、检测驱动模块和功率模块，所述控制模块包括DSP硬件平台与置于所述DSP硬件平台上的软件部；所述检测驱动模块包括驱动模块、电流检测模块和转速位置检测模块，所述功率模块包括三相逆变器和永磁同步电机，所述三相逆变器的三路输出接入所述永磁同步电机，所述三相逆变器输出至所述电流检测模块，所述永磁同步电机输出至所述转速位置检测模块，所述转速位置检测模块输出所述永磁同步电机的转速位置信号，所述电流检测模块接收所述永磁同步电机的定子电流信号；所述DSP硬件平台上的软件部包括位置控制模块、速度控制模块、电流控制模块和电压矢量调制模块，通过采用位置环、速度环和电流环的三闭环系统来进行控制。

2.如权利要求1所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述DSP硬件平台包括CAN模块、PWM模块、ADC模块和QEP模块，所述驱动模块输入和所述PWM模块相连，所述电流检测模块输出与所述ADC模块相连，所述转速位置检测模块输出与所述QEP模块相连，所述驱动模块接收所述PWM模块发出的PWM调试波形来控制所述三相逆变器，对所述永磁同步电机进行矢量控制。

3.如权利要求1或2所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述控制模块采用的主控芯片为TMS320F28335芯片。

4.如权利要求1或2所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述电流检测模块为霍尔电流传感器。

5.如权利要求1或2所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述转速位置检测模块为光电编码器。

6.如权利要求1或2所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述的速度控制模块为模糊控制模块和PI复合控制模块，所述模糊控制模块与所述PI复合控制模块之间的切换方式为模糊切换方式。

7.如权利要求1或2所述高精度永磁伺服电机三闭环控制系统，其特征在于，所述电压矢量调制模块为基于Kohonen神经网络的电压矢量脉宽调制模块。

8.一种如权利要求1至7中任意一项所述的高精度永磁伺服电机三闭环控制系统的控制方法，其特征在于，包括下列步骤：

通过所述转速位置检测模块检测的电机转子空间位置作为位置反馈信号，位置调节器输出的信号作为速度给定，计算得到的转子速度作为速度反馈；

速度调节器输出定子电流q轴分量的参考值，同时给定i_d* =0；

由所述电流检测模块测得定子两相电流，分解得定子电流的dq轴分量；

由电流控制模块分别预测需要施加的空间电压矢量的dq轴分量，将预测得到的空间电压矢量经坐标变换后，输入到所述电压矢量调制模块中形成SVPWM控制信号，驱动所述三相逆变器对所述永磁同步电机施加电压，从而实现i_d =0的控制。

9.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，速度误差信号通过所述控制模块的模糊PI复合控制进行调节，所述模糊PI复合控制包括采用模糊切换的方式进行组合的模糊控制和PI控制，模糊切换控制规则如下：

如果E = Z，那么U=U_PI；

否则，U=U_FZ，

其中E为输入，Z是模糊切换的隶属度函数，U_PI是PI控制器的输出，U_FZ是FZ控制器的输出，d，q轴电流的误差信号经过控制模块，通过所述电压矢量调制模块产生调制信号，再经过所述PWM模块产生6路PWM波送至三相逆变器从而实现对永磁同步电机的控制。

10.如权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述电流检测模块为霍尔电流传感器，所述转速位置检测模块为光电编码器。