[实用新型]一种基于参数已知的电机控制系统

说明书

本实用新型公开了一种基于参数已知的电机控制系统，涉及电机控制技术领域。所述电机控制系统，包括包括三环控制器、比例环节、一阶惯性环节Ⅰ、一阶惯性环节Ⅱ、第一积分环节以及第二积分环节，其中三环控制器中的速度控制器采用基于LuGre摩擦模型的速度控制器，通过该摩擦模型获得摩擦力矩估算值，将摩擦力矩估算值转换成速度补偿值，从而对被控电机的速度进行控制，达到对实际摩擦力矩进行补偿的目的，提高了伺服电机控制系统的动、静态特性，抗干扰能力强，保证了在低速非线性摩擦条件下伺服电机控制系统的速度稳定性和定位精度，避免了极限环振荡现象。

技术领域

本实用新型属于电机控制技术领域，尤其涉及一种基于参数已知的电机控制系统。

背景技术

三自激光惯组产品伺服电机控制系统通过控制惯组产品转位机构转动，实现捷联惯组在线自标定、自对准、自检测功能。

在三自激光惯组产品进行三自功能时，其伺服电机控制系统处于低速运行的状态，此时伺服电机控制系统速度输入信号小，干扰影响大，使转位机构产生抖动，抖动会导致伺服电机控制系统随着抖动频率进行伺服控制，从而影响标定和对准精度。伺服电机控制系统低速运行时的干扰包括：摩擦力矩扰动和转矩波动扰动等，其中摩擦力矩扰动是影响伺服电机控制系统性能的主要因素，因此，在三自惯组伺服电机控制系统中必须对摩擦力矩进行补偿。摩擦力矩补偿主要分两种：一种是基于非模型补偿，另一种是基于模型补偿。基于非模型补偿，主要使用PID控制，其结构简单易于实现，但PID参数需要重复试凑，且在低速或零速条件下容易出现极限环振荡现象。基于模型的补偿方法又可分为参数未知和参数已知的补偿。参数未知的补偿多采用观测器在线辨识的方法对摩擦进行自适应补偿，辨识过程比较复杂不适合实践应用，现阶段对在线辨识的方法大多处于理论研究阶段。

实用新型内容

针对现有技术中非模型摩擦力矩补偿易出现极限环振荡，未知参数模型摩擦力矩补偿辨识过程复杂不适合实践应用，本实用新型提供一种基于参数已知的基于参数已知的电机控制系统，在三环控制器的速度控制器中增加LuGre摩擦模型，通过该摩擦模型获得摩擦力矩估算值，将摩擦力矩估算值转换成速度补偿值，从而对被控电机的速度进行控制，达到对实际摩擦力矩进行补偿的目的，避免极限环振荡现象；LuGre摩擦模型的摩擦参数已知，无需在线辨识，适于实践应用。

本实用新型是通过如下的技术方案来解决上述技术问题的：一种基于参数已知的电机控制系统包括三环控制器、比例环节、一阶惯性环节Ⅰ、一阶惯性环节Ⅱ、第一积分环节以及第二积分环节；所述三环控制器包括位置控制器、基于LuGre摩擦模型的速度控制器以及电流控制器；

位置控制信号和角度反馈信号分别作为第一比较器的两个输入，所述第一比较器的输出端与所述位置控制器的输入端相连；所述位置控制器的输出端与第二比较器的一个输入端相连，第二比较器的另一个输入端与第一积分环节的输出端相连；所述第二比较器的输出端与基于LuGre摩擦模型的速度控制器的输入端相连，基于LuGre摩擦模型的速度控制器的输出端与第三比较器的一个输入端相连，第三比较器的另一个输入端与一阶惯性环节Ⅰ的输出端相连；所述第三比较器的输出端与所述电流控制器的输入端相连；所述电流控制器的输出端与所述比例环节的输入端相连，所述比例环节的输出端与第四比较器的一个输入端相连，第四比较器的另一个输入端与第一积分环节的输出端相连；所述第四比较器的输出端与一阶惯性环节Ⅱ的输入端相连，一阶惯性环节Ⅱ的输出端与一阶惯性环节Ⅰ的输入端、第五比较器的一个输入端相连；第五比较器的另一个输入为摩擦力矩估算值；所述第五比较器的输出端与第一积分环节的输入端相连，所述第一积分环节的输出端与所述第二积分环节的输入端相连，第二积分环节的输出端与所述第一比较器的一个输入端相连。