[发明专利]一种随动系统的负载转矩观测和补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及交流随动控制系统，尤其涉及交流随动系统中负载转矩的观测和补偿方法。

背景技术

随着现代化战争的发展，武器系统对目标的跟踪和抗扰动的要求逐渐提高，例如高炮武器在进行射击时，还需要进行目标跟踪，而设计冲击力矩将会对随动系统的跟踪精度造成一定的影响，同时也要求随动系统在一定的扰动力矩(负载转矩)下，具有一定的跟踪精度。关于克服扰动力矩提高随动系统精度，常用的方法一般是尽量增加随动系统的带宽和开环增益，在速度环控制器中增加积分环节来消除稳态误差。带宽的增加受到系统时间常数的限制是有限的，过大的开环增益会导致系统稳定性的下降，因此这种方法来提高抗扰动的能力是有限的。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种交流随动系统的负载转矩观测和补偿方法，根据随动系统的输入和输出观测出系统的负载转矩，并将观测量补偿到随动系统中，来减小扰动对随动系统跟踪精度的影响。

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、读取上一时刻k-1的电流环的电流给定值I^*(k-1)，以及当前时刻k和上一时刻k-1的电机转速ω(k)和ω(k-1)；

第二步、计算其中，T₁(k)和T₁(k-1)分别为其k时刻和k-1时刻的中间变量，T_k为速度环的采样周期，时间常数为T_c，力矩系数为K_T；

第三步、计算k时刻的中间变量其中，J为折算到电机轴上的总转动惯量，F为粘滞摩擦系数；

第四步、计算k时刻的负载转矩观测值

第五步、读取k时刻的速度调节器输出u_ω(k)，并计算k时刻电流环的电流给定值实现负载转矩观测值的补偿。

本发明的有益效果是：通过本发明的交流随动系统负载转矩观测和补偿方法，能有效提高随动系统对扰动的抑制能力，简化了速度调节器的设计难度，并能提高随动系统的精度。

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。

本发明设交流随动系统电流环可简化成惯性环节，时间常数为T_c，设力矩系数为K_T，折算到电机轴上的总转动惯量为J，粘滞摩擦系数为F，则实现随动系统负载转矩观测和补偿方法的具体步骤为：

第一步：读取上一时刻(k-1时刻)的电流环的电流给定值I^*(k-1)，以及当前时刻(k时刻)和上一时刻(k-1时刻)电机的转速ω(k)和ω(k-1)；

第二步：计算其中，T₁为中间变量，T₁(k)和T₁(k-1)分别为其k时刻和k-1时刻的值，T_k为速度环的采样周期；

第三步：计算其中，T₂为中间变量，T₂(k)为其k时刻的值；

第四步：计算负载转矩观测值其中为k时刻的负载转矩观测值；

第五步，读取k时刻的速度调节器输出u_ω(k)，并计算k时刻电流环的电流给定值I^*(k)，即实现负载转矩观测值的补偿。

本发明的实施例中，当随动系统的电流环时间常数T_c＝0.2ms，速度环的采样周期T_k＝1ms(0.001s)时，则实现随动系统负载转矩观测和补偿方法的具体步骤为：

第一步：读取上一时刻(k-1时刻)的电流环的电流给定值I^*(k-1)，以及当前时刻(k时刻)和上一时刻(k-1时刻)电机的转速ω(k)和ω(k-1)；