[实用新型]一种适用于不平衡转矩伺服系统的控制装置

说明书

技术领域

本实用新型属于机械自动化控制的应用技术，具体为一种适用于不平衡转矩伺服系统的控制装置，适用于异型设计光电跟踪侦查设备的伺服控制系统。

背景技术

伺服控制单元是光电转台类设备的重要组成部分，是设备的驱动和执行元件，设备稳定、搜索、跟踪等功能都是由伺服单元完成的，整个设备性能是靠控制系统保证的，因此它是设备的关键环节。伺服控制单元主要由负载转台，轴向电机，以及驱动控制模块组成，其中转台结构决定了轴向电机的个数，一般包含方位俯仰两个轴向电机，使设备可以完成极坐标系下的转动；驱动控制模块由电机驱动器，驱动电源和伺服系统综合控制板组成。

伺服系统由位置环和速度环和电流环组成电机闭环控制调节系统。位置环通过编码器测角模块或图像处理板的目标测偏量提供反馈，速度环通过陀螺仪测量或者测角与时间微分获得角速度反馈，电流环通过综控板DA采样获取驱动电流环反馈，伺服控制系统根据指定角度和当前指向器测角的偏差通过位置环PID运算得到需要达到的速度量，速度环再根据当前测速结果和速度给定测偏量通过速度环PID运算得到驱动电流给定，最后由电流经过PID整定后进行驱动输出。

当转台伺服系统配重基本均衡时通过电流环的整定就可以较理想调整输出转矩和负载匹配，但在综合拒止设备中由于条件所限，设备在方位和俯仰两个方向上的配重都无法达到均衡以致产生了不平衡转矩，此时会存在不平衡力矩扰动，特别是当设备处在摇摆的工作环境中时，负载所受重力的分力与转动受力同向，会使转轴两端力矩产生明显的偏差，电机在这一轴向转动换向时的摩擦力发生改变，同时功耗也会有所不同，若要使指向器运动到指定位置停下，伺服控制器控制指向器会在指定位置附近做往返换向震荡，而传统的PID调节方法使用一套控制参数无法适应这种不平衡力矩带来的换向时的相应变化，从而导致伺服震荡时间延长甚至加剧。由于这种力矩的变化是随安装基座摇摆幅度和频率而变化的且变化快速且缺乏规律，又无法用多套PID参数来满足这种变化，为了提高控制的稳定性，需要采用其它的算法改进来弥补控制缺陷。

实用新型内容

本实用新型的目的在于根据现有技术的不足，提供一种适用于不平衡转矩伺服系统的控制装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种适用于不平衡转矩伺服系统的控制装置，包括伺服电机执行单元、控制终端以及与控制终端连接的主控解算单元，所述的主控解算单元通过串口分别连接有角度编码器测角单元、陀螺测角速度单元和驱动电流检测单元，所述的陀螺测角速度单元和驱动电流检测单元之间连接有力矩反馈速度环补偿装置，所述的角度编码器测角单元、陀螺测角速度单元和驱动电流检测单元分别通过串口连接至伺服电机执行单元，所述的主控解算单元通过DA转换器与伺服电机执行单元连接。

进一步，所述的力矩反馈速度环补偿装置包括速度反馈环、位置反馈环和电流反馈环，电流反馈环上还并联连接有力矩补偿环，所述电流反馈环的输出端连接速度环调节单元，速度环调节单元连接电流环调节单元后与伺服电机连接，速度环调节单元前方连接有位置环调节单元，所述力矩补偿环和速度反馈环的输出端连接在位置环调节单元和速度环调节单元之间，位置环调节单元前方连接有位置输入单元，所述位置反馈环的输出端连接在位置输入单元和位置环调节单元之间。

本实用新型的有益效果是：力矩反馈速度环补偿装置通过电流反馈环采集电机驱动器的电流反馈，同时通过速度反馈环采集转台角速度反馈，建立缓存保存电流反馈和速度反馈序列；分析电流反馈和速度反馈与时间的关系序列，当同一方向上电流反馈突然增大且速度反馈突然减小，说明力矩在此时发生改变产生了扰动，此时通过增益系数得到力矩变化补偿，此补偿表现为电流量补偿；同时用三点预测法对此补偿在下一个时间点的补偿做出预估，再将此补偿量加入到速度闭环调节后电流反馈环给定量进行补偿并参与到电流反馈环闭环运算。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型力矩反馈速度环补偿装置的结构示意图；

图3是本实用新型力矩反馈速度环补偿装置的控制流程图。

图中各附图标记的名称为：1—控制终端，2—主控解算单元，3—角度编码器测角单元，4—陀螺测角速度单元，5—驱动电流检测单元，6—力矩反馈速度环补偿装置，7—伺服电机执行单元。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细说明。