[发明专利]电动伺服系统多重安全保护方法

说明书

本发明公开了一种电动伺服系统多重安全保护方法，采用位置电流双环控制结构，位置环以控制对象的角位移输出为反馈量，电流内回路通过电流传感器采集舵机电流信号，利用自适应滤波器消弱高频信号产生的大电流，滤波后送给DSP作为舵机当前电流值；当电机发热功率大于理论电机可接受的发热功率或电流大于电流参考值时进入功率保护模式。本发明采用多重安全保护策略，结合主动抑制和被动限制的方式，实现大电流保护功能，相比于传统的单一的电流限制或陷波器主动抑制策略更加安全可靠。

技术领域

本发明涉及电动伺服控制技术、自适应滤波技术，特别是一种电动伺服系统的多重安全保护策略。

背景技术

目前飞行器具有飞行空域广、飞行时间长、飞行速度快等特点，使得电动伺服机构工况复杂，可能会经历持续负载、高频颤振以及环境温度变化等工况。电动伺服机构作为飞行器的重要组成部分，电动伺服系统性能对飞行器的性能具有重大影响，甚至决定飞行成败。

电动伺服系统在持续负载、高频颤振或负载剧烈变化等工况下会产生大电流，大电流对电机、驱动器等伺服系统关键元器件产生冲击，可能造成电机、驱动器等器件损伤或失效导致任务失败，因此在电动伺服系统设计时应充分考虑大电流相应工况，采取保护策略。传统方法多采用电流限制保护措施，是基于地面试验获取颤振频率，针对特定的频率段设计陷波器参数，不能适用于复杂工况。

发明内容

本发明要解决的技术问题：针对飞行器在飞行过程中工况复杂容易产生大电流的问题，提供了一种能够确保电动伺服系统在复杂工况下能正常工作的方法，能够提高伺服系统的安全性，实现复杂工况下的电流保护功能，防止元器件在大电流工况下损伤。

本发明的技术方案是：

一种电动伺服系统多重安全保护方法，采用位置电流双环控制结构，其特征在于：位置环以控制对象的角位移输出为反馈量，电流内回路通过电流传感器采集舵机电流信号，利用自适应滤波器消弱高频信号产生的大电流，滤波后送给DSP作为舵机当前电流值；当电机发热功率大于理论电机可接受的发热功率或电流大于电流参考值时进入功率保护模式。

确定连续一段时间T₁内电机发热功率W₁大于理论电机可接受的发热功率W₀或电流大于电流参考值I_C0时，控制此时PWM输出占空比为算法解算得到的占空比的0.5倍，I_C0和W₀通过地面试验获取，

自适应滤波器用于消弱高频信号导致伺服系统产生的大电流，即高频信号通过电动舵系统模型作为期望信号，经过电动舵机的输出送给滤波器，期望信号与滤波器输出的差作为自适应滤波器的输入，采用LMS算法在线训练得到滤波器权系数，从而获得需求的自适应滤波器。

电流传感器采集电流信号辨识电流特征，确定在线训练时间段内电流的均值I_mean以及此时间段内的电流最大值I_max，此时若电流的均值以及电流最大值满足I_mean≤I_cmean，I_max≥I_cmax，则复制在线训练获取的滤波器作为指令滤波器；其中，I_cmean为地面试验获取的高频输入下电流均值的阈值，I_cmax为地面试验获取的高频输入下伺服系统电流的阈值。

本发明的有益效果：

本发明采用多重安全保护策略，结合主动抑制和被动限制的方式，实现大电流保护功能，相比于传统的单一的电流限制或陷波器主动抑制策略更加安全可靠。

采用自适应滤波实时抑制高频信号，可以抑制任意高频信号对伺服系统影响。

附图说明：

图1为控制系统原理框图。

图2为电流限制实现原理图。