[发明专利]高动态电机伺服控制系统的延时补偿方法

说明书

本发明公开了一种高动态电机伺服控制系统的延时补偿方法，包含以下步骤：获取当前控制周期采样时刻的电机运动状态信息；获取前一个控制周期采样时刻的电机运动状态信息；根据当前控制周期采样时刻的电机运动状态信息和前一个控制周期采样时刻的电机运动状态信息对下一个控制周期采样时刻的电机空间控制矢量进行补偿，完成高动态电机伺服控制系统的延时补偿。本发明通过减小程序计算延时造成的电机控制系统数据计算误差，从而有效改善电动舵机高动态响应性能和提高电机的效率；通过采用位置环、速度环和电流环三闭环的系统，实现电动舵机系统高动态稳定控制。

技术领域

本发明涉及应用于电动舵机伺服系统的电机控制技术领域，具体涉及一种高动态电机伺服控制系统的延时补偿方法。

背景技术

随着电机控制技术和电力电子技术的发展，电动舵机伺服系统所使用的电机逐渐从直流电机向交流同步电机发展。永磁电机具有体积小、效率高、损耗低等优点，非常适合高精度的电动舵机伺服控制领域。在实际应用过程中，电动舵机要求电机在零速和最高速度之间满足高频动态响应要求，常规控制算法很难使电机既满足低速平稳控制又满足高频动态响应，通常需要针对实际工况对控制算法做一些优化调整。

电机控制系统本身是惯性延时系统，随着控制指令频率和幅值的提高，反馈响应曲线幅值会出现较大的衰减和相位出现明显滞后，现有技术中的方法消除系统延时对于电动舵机系统高频动态响应的影响，因此，急需改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高动态电机伺服控制系统的延时补偿方法，通过减小程序计算延时造成的电机控制系统数据计算误差，从而有效改善电动舵机高动态响应性能和提高电机的效率；通过采用位置环、速度环和电流环三闭环的系统，实现电动舵机系统高动态稳定控制。

为了达到上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种高动态电机伺服控制系统的延时补偿方法，其特点是，包含以下步骤：

获取前一个控制周期采样时刻的电机运动状态信息；

获取当前控制周期采样时刻的电机运动状态信息；

根据前一个控制周期采样时刻的电机运动状态信息和当前控制周期采样时刻的电机运动状态信息对下一个控制周期采样时刻的电机空间控制矢量进行补偿，完成高动态电机伺服控制系统的延时补偿。

所述的前一个控制周期采样时刻的电机运动状态信息包含前一个控制周期采样时刻的电机转子位置信息、前一个控制周期采样时刻的电机转子转速信息及前一个控制周期采样时刻的相电流信息。

所述的当前控制周期采样时刻的电机运动状态信息包含当前控制周期采样时刻的电机转子位置信息、当前控制周期采样时刻的电机转子转速信息及当前控制周期采样时刻的电机相电流信息。

所述的对下一个控制周期采样时刻的电机空间控制矢量进行补偿包含对下一个控制周期采样时刻的电机转子位置信息进行补偿和对下一个控制周期采样时刻的电机相电流信息进行补偿。

所述的对下一个控制周期采样时刻的电机转子位置信息进行补偿采用如下公式：

Δt＝t(n)-t(n-1)

式中，t(n)表示当前控制周期采样时刻，t(n-1)表示前一个控制周期采样时刻，Δt表示预设的功率管开关周期，即控制周期，表示数字信号处理器运行控制算法解算结果作用于电机时，电机转子的在下一个控制周期采样时刻t(n+1)的期望位置，即对当前转子位置补偿后的转子位置，θ(n)表示当前控制周期采样时刻采样得到的电机转子位置，ω(n)表示当前控制周期采样时刻采样得到的电机转子转速，ω(n-1)表示前一个控制周期采样时刻t(n-1)采样得到的电机转子转速。

所述的电机转子滞后角度的计算公式如下：