[发明专利]一种随动系统永磁同步电机匀速无静差的速度控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及火炮随动系统，尤其涉及火炮随动系统的永磁同步电机控制。

背景技术

随动系统在高炮、地炮、火箭炮等武器系统中得到了广泛的应用。随着电力电子技术和计算机技术的发展，随动系统广泛采用以永磁同步电机为执行机构的交流随动系统，控制上由电流环、速度环和位置环组成，而速度环作为内环，其控制性能的好坏直接影响随动系统的调试，因此，其速度环的设计至关重要。在实际中，速度环普遍采用比例-积分(PI)控制，其参数调节方便，控制器易于实现，可满足多数的性能指标要求。PI控制器的可调参数有比例增益和积分增益，而工程中的PI参数调节大多数靠调试人员的经验，比较费时费力，不容易达到满意的性能指标。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种随动系统的永磁同步电机匀速无静差的速度控制方法，能有效提高速度控制快速性和过渡过程的平稳性。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括以下步骤：

第一步，根据设定的自然频率ω₀计算速度控制器的积分时间常数

第二步，根据电机的力矩电流系数C_T和折算到电机轴的总的转动惯量J，计算速度控制器的比例增益

第三步，计算速度误差e(t)＝ω^*(t)-ω(t)，其中ω^*(t)为速度给定量，ω(t)为电机转速；

第四步，计算速度控制器输出作为电流给定用于控制电流环。

所述自然频率ω₀的取值范围为20～50s^-1。

本发明的有益效果是：通过该方法实现的速度控制匀速无静差ITAE最优指标，速度控制器设计快捷方便，具有快速的速度响应和跟踪精度。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

本发明公开了一种随动系统永磁同步电机匀速无静差的速度控制方法，根据匀速无静差ITAE最佳标准型实现速度控制器的设计和控制，具体的实现步骤为：

第一步，根据电机的力矩电流系数C_T，折算到电机轴的总的转动惯量J，设定的自然频率ω₀(取值范围为20～50s^-1)，计算速度控制器的积分时间常数：

第二步，计算速度控制器的比例增益：

第三步，计算速度误差：e(t)＝ω^*(t)-ω(t)，其中ω^*(t)为速度给定量，ω(t)为电机转速；

第四步，计算速度控制器输出其中u(t)为速度控制器的输出，作为电流给定用于控制电流环。

实施例1：

设电机的力矩电流系数C_T＝0.601Nm/A，折算到电机轴的总的转动惯量J＝0.003429kg·m²，设定的自然频率ω₀＝20s^-1，则实现随动系统永磁同步电机匀速无静差速度控制方法的步骤为：

第一步，计算速度控制器的积分时间常数：

第二步，计算速度控制器的比例增益：

第三步，计算速度误差：e(t)＝ω^*(t)-ω(t)；

第四步，计算速度控制器输出其中u(t)为速度控制器的输出，作为电流给定用于控制电流环。

实施例2：

设电机的力矩电流系数C_T＝0.601Nm/A，折算到电机轴的总的转动惯量J＝0.003429kg·m²，设定的自然频率ω₀＝50s^-1，则实现随动系统永磁同步电机匀速无静差速度控制方法的步骤为：

第一步，计算速度控制器的积分时间常数：

第二步，计算速度控制器的比例增益：

第三步，计算速度误差：e(t)＝ω^*(t)-ω(t)；

第四步，计算速度控制器输出其中u(t)为速度控制器的输出，作为电流给定用于控制电流环。