[发明专利]一种电机磁偏角的在线自整定方法及系统

说明书

本发明公开了一种电机磁偏角的在线自整定方法及系统，所述方法包括如下步骤：步骤S1，在给定电流合成矢量参考下，给定与时间线性的旋转磁偏角补偿，在电流环矢量闭环控制下得到d‑q旋转坐标系中矢量幅值的周期变化，来实现平滑的力矩控制，使电机做平稳的微小运动；步骤S2，采集某一时间段的电机角速度，检测角加速度峰值时刻；步骤S3，根据获得的每个角加速度峰值时刻计算对应时刻的实际磁偏角，步骤S4,对获得的多个磁偏角测量值进行删选、均值优化获得实际磁偏角的整定值，通过本发明，可实现对电机磁偏角稳定精确地自整定目的。

技术领域

本发明涉及伺服驱动控制领域，特别是涉及一种伺服电机或直线电机磁偏角的在线自整定方法及系统。

背景技术

工业机器人控制器、各种数控设备和自动化产线的根本在于各种伺服电机的实时运动控制。伺服驱动器是用来实现对伺服电机和直线电机转矩、速度和位置精确控制的关键设备。目前最流行最先进的伺服驱动算法是通过磁场定向控制（Field-OrientedControl，FOC）的矢量控制算法实现对交流永磁同步电机输出转矩的线性控制，从而进一步实现电机速度和位置的精确控制。

FOC方法是通过控制线圈（定子或动子）的合成电流矢量的角度和幅值来控制电机的输出转矩。合成矢量的角度取决于转子和定子的相对位置，因此在伺服电机或者直线电机都会安装编码器间接获得所需的位置信息。编码器有绝对值和相对值两种：绝对值编码器即使掉电也不会丢失位置信息，即位置的零点是不会改变的，如果编码器没有偏转，磁偏角（电转角和编码器给出的位置信息之间的偏置）是固定的，只需要一次整定，但是如果由于安装或者运行过程中产生冲击而致编码器偏转则需要再次整定；相对值编码器的零点是每次上电时的当前位置，因此每次运行前都需要一次自整定。磁偏角的准确度直接影响到FOC伺服控制的效率，因此，伺服电机或直线电机的磁偏角的自整定尤为重要。

现有的磁偏角自整定方法有两种：（1）固定方向的电流合成矢量强拉的方式， 如施加小于电机额定值的定向电流从电机的V相入、U相出，让转子锁定到电转角为-30度的位置，读取编码器输出的位置信息，从而得出磁偏角。（2）采用电流注入的方式在转子不动或者微动的方式下让电机锁定在电转角180度的位置，读取编码器的输出来完成磁偏角的自整定。

然而，上述两种方式磁偏角的都不是最优化整定，而且摩擦阻力扭矩直接影响到整定精度，不适合带负载时整定；另外由于方法（1）中转矩不是线性平滑控制，在电转角-30度的位置上容易震荡；方法（2）由于一般伺服电机都采用表面永磁体结构，凸极效应产生的磁阻转矩不明显，也影响到磁偏角整定的准确性。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种电机磁偏角的在线自整定方法及系统，以通过给定旋转磁偏角来实现平滑的力矩控制，使电机做平稳的微小运动，从而采集到不同的预设磁偏角下电机的运行速度，进一步获取精确的实际磁偏角，实现了对电机磁偏角稳定精确地自整定目的。

为达上述及其它目的，本发明提出一种电机磁偏角的在线自整定方法，包括如下步骤：

步骤S1，在给定电流合成矢量参考下，给定与时间线性的旋转磁偏角补偿，在电流环矢量闭环控制下得到d-q旋转坐标系中 矢量幅值的周期变化，来实现平滑的力矩控制，使电机做平稳的微小运动；

步骤S2，采集某一时间段的电机角速度，检测角加速度峰值时刻；

步骤S3，根据获得的角加速度峰值时刻计算对应时刻的实际磁偏角；

步骤S4, 对获得的多个磁偏角测量值进行删选、均值优化获得实际磁偏角的整定值。

优选地，于步骤S2中，所述角加速度的峰值时刻通过结合角加速度阈值检测和角加加速度的过零检测来获得。

优选地，步骤S2进一步包括：

步骤S200, 采集某一时间段的电机角速度；