[发明专利]一种伺服驱动器位置控制系统及方法

说明书

本发明公开了一种伺服驱动器位置控制系统及方法。所述系统包括混合结构控制器、转矩控制器和伺服电机；混合结构控制器的输出端通过转矩控制器与伺服电机的输入端连接；伺服电机的输出端与混合结构控制器的输入端连接；混合结构控制器用于接收上位机发送的目标位置指令和伺服电机输出的位置反馈指令，并产生转矩指令；转矩控制器用于根据转矩指令调节伺服电机的位置；伺服电机用于产生位置反馈指令，并发送至混合结构控制器。本发明通过设置混合结构控制器，在提高伺服驱动器位置响应特性的同时，提高了定位精度，实现了对伺服驱动器位置的快速、准确调节。

技术领域

本发明涉及伺服驱动器控制技术领域，特别是涉及一种伺服驱动器位置控制系统及方法。

背景技术

伺服驱动器的位置控制是伺服控制的主要实现形式。在实际伺服控制系统中，要求位置控制具备两方面特征：一是精确性，位置控制要实现精确定位，位置跟随误差尽可能小；二是高响应特性，位置控制要能快速跟随指令。因此，位置控制的准确性和快速性是伺服驱动器性能的重要组成部分。

目前，现有伺服驱动器的位置控制通常采用经典的三环控制结构，即转矩环、速度环、位置环的内环到外环的控制系统。基于转矩环、速度环、位置环的位置控制系统，存在以下缺点：一是位置响应特性受到速度环的限制，响应较慢，系统刚性不高；二是响应速度和动态超调不能同时实现最优。因此，亟待一种高定位精度、高响应特性的伺服驱动器位置控制系统出现。

发明内容

基于此，有必要提供一种伺服驱动器位置控制系统及方法，以在提高伺服驱动器位置响应特性的同时，提高定位精度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种伺服驱动器位置控制系统，包括：混合结构控制器、转矩控制器和伺服电机；所述混合结构控制器的输出端通过所述转矩控制器与所述伺服电机的输入端连接；所述伺服电机的输出端与所述混合结构控制器的输入端连接；所述混合结构控制器用于接收上位机发送的目标位置指令和所述伺服电机输出的位置反馈指令，并产生转矩指令；所述转矩控制器用于根据所述转矩指令调节所述伺服电机的位置；所述伺服电机用于产生所述位置反馈指令，并发送至所述混合结构控制器。

可选的，所述混合结构控制器包括位置前馈控制器和位置反馈控制器；

所述位置前馈控制器的输出端与所述转矩控制器连接，用于根据接收到的所述目标位置指令产生前馈控制转矩指令；所述位置反馈控制器的输出端与所述转矩控制器连接，用于根据接收到的所述目标位置指令和所述位置反馈指令产生反馈控制转矩指令；所述转矩指令为所述前馈控制转矩指令和所述反馈控制转矩指令之和。

可选的，所述位置前馈控制器包括高通滤波器和比例微分控制器；

所述高通滤波器与所述比例微分控制器连接；所述高通滤波器用于接收所述上位机发送的目标位置指令，并经过高通滤波后，发送至所述比例微分控制器；所述比例微分控制器用于产生所述前馈控制转矩指令。

可选的，所述位置反馈控制器包括第一支路和第二支路；所述第一支路与所述第二支路并联；

所述第一支路用于根据接收到的位置误差产生第一反馈控制转矩指令；所述位置误差是采用所述目标位置指令减去所述位置反馈指令得到的；所述第二支路用于根据所述位置误差产生第二反馈控制转矩指令，所述反馈控制转矩指令为所述第一反馈控制转矩指令和所述第二反馈控制转矩指令之和。

可选的，所述第一支路包括第一比例积分控制器；所述第一比例积分控制器用于根据接收到的所述位置误差产生第一反馈控制转矩指令。

可选的，所述第二支路包括微分惯性环节模块和第二比例积分控制器；所述微分惯性环节模块与所述第二比例积分控制器连接；所述微分惯性环节模块用于接收所述位置误差，并依次经过微分和低通滤波后，发送至所述第二比例积分控制器；所述第二比例积分控制器用于产生第二反馈控制转矩指令。