[发明专利]一种伺服电机控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及伺服电机控制方法。

背景技术

伺服驱动器作为控制和功率变换装置在电机伺服控制领域中的应用越来越普遍。接收上位运动控制器的转速命令，驱动伺服电机，使得被控对象达到目标位置。

伺服驱动器一般采用转速控制模式，即转速、电流双闭环控制方法，该方法具备调速范围广、动态性能好、精度高等优势，这种控制方法以电流为内环，转速为外环，转速外环的输出作为电流内环的输入，控制方法为现有技术，具体技术细节不再展开介绍。伺服电机一般采用旋转变压器或者编码器作为转速传感器来使用，转速传感器自身的误差、采样误差和计算误差会造成转速反馈值的波动。采用转速、电流双闭环控制无法抑制此误差(非转速闭环前向通道值)。在被控对象偏离目标位置比较大的情况下，驱动器接收上位运动控制器的转速命令(转速命令不为零，转速命令，下文也写作转速给定或者给定转速命令)，通过调整电机转速使得被控对象快速稳定到达目标位置，转速反馈值的波动对系统控制影响比较小；在被控对象与目标位置重合的情况下，驱动器接收到的转速命令为零，转速反馈值的波动对系统控制的影响就会比较大。实际转速为零的情况下，如果转速反馈值在零附近上下波动，会造成被控对象在目标位置附近抖动的情况；如果转速反馈值为某方向很小的值(如正向或者反向)，会造成被控对象朝相反的方向轻微转动。这些控制效果都是精密控制中所不允许的。如在风电变桨系统中，这种轻微抖动会增加风机关键器件疲劳度，减少风机的使用寿命；在数控车床控制中则会影响机械加工的精度。

如何设计一种控制方法，使得伺服驱动器在上位运动控制器给定转速命令不为零时，能够按照要求控制被控对象快速到达目标位置，且在零转速给定时，不受转速反馈值波动的影响而使被控对象固定在目标位置成为当前亟待解决的难题。

发明内容

本发明的目的是提供一种伺服电机控制方法，用以解决现有技术中不能使得被控对象稳定在目标位置的问题。

为实现上述目的，本发明的方案是：

一种伺服电机控制方法，步骤如下：

4）伺服驱动器接收上位运动控制器的转速命令；

5）判断转速命令是否为零；

6）若转速命令不为零，则采用转速控制模式；若转速命令为零，则采用位置控制模式，所述位置控制模式为：选定接收转速命令时的电机位置为参考量，电机实时位置为反馈量，输出量为转速环的实际转速命令。

所述电机位置为电机角位置。

在判断转速命令是否为零时，同时判断实际转速是否小于设定值V，仅当转速命令为零且实际转速小于设定值V时，采用位置控制模式。

本发明设计了一种位置、转速协调控制方法，实现了伺服电机位置、转速工作模式的协调控制。伺服驱动器在接收上位运动控制器给定转速命令不为零时，工作于转速闭环控制模式，接收上位运动控制器转速命令，控制被控对象快速、稳定到达目标位置。转速给定为零时，工作于电机位置闭环控制模式，实际转速命令为位置环计算所得结果，使被控对象固定在目标位置。消除了转速反馈值波动对于控制结果的影响，进而防止了被控对象的抖动。减少了系统疲劳度，增加了控制精度。实现了伺服电机位置、转速两种控制模式之间的平稳切换，系统响应快速、稳定、无延时。

伺服电机位置、转速协调控制通过软件编程实现，合理的利用了系统资源配置，没有增加硬件成本。

本发明结合伺服电机具备转速、位置传感器能够准确测量电机角位置的特点，引入电机角位置反馈值构成电机位置闭环控制。

附图说明

图1是本发明方法所涉及各部件的连接示意图；

图2是本发明方法的控制策略图；

图3是位置控制模式（V*=0）和速度控制模式（V*≠0）的控制框图的区别示意图；

图4采样中断服务流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。