[发明专利]伺服电机、驱动器、控制系统及其控制方法

说明书

本发明提供一种伺服电机的控制系统，采用闭环控制系统，包括第一电流控制器、第二电流控制器和第三电流控制器，第一电流控制器用于实现伺服电机的电流闭环控制，第一电流控制器的输出作为控制系统的输出；第二电流控制器设置为第一电流控制器的外环，用于实现伺服电机的速度闭环控制；第三电流控制器设置为第二电流控制器的外环，用于实现伺服电机的位置闭环控制，所述闭环控制系统，还包括第四电流控制器，第四电流控制器设置为第一电流控制器和第二电流控制器的外环，用于实现伺服电机的第四参数的闭环控制；当第四参数发生变化时，可通过第四电流控制器的输出信号，直接进行伺服电机的电流和/或速度的控制调节。

技术领域

本发明涉及伺服电机的控制技术领域，特别涉及伺服电机的驱动器、控制系统及其控制方法。

技术背景

传统的伺服电机的控制系统框图，如图1所示，一种伺服电机，包括驱动器10，驱动器10包括控制系统11，其中，控制系统11按照电流环、速度环、位置环三环控制方案，建立对电机电流反馈、电机速度反馈、以及电机位置反馈至伺服驱动器的三闭环控制电路。一般的闭环设计结构是从内向外，依次设计电流环、速度环和位置环，其中，电流环和速度环为位置环的内环，电流环为速度环的内环，即以电流环的输出作为驱动器的输出；以速度环的输出作为电流环的输入，以伺服电机的电流作为电流环的负反馈；以位置环的输出作为速度环的输入，以伺服电机的速度作为速度环的负反馈。

除电流、速度、位置这三个控制参数外，其他控制参数，比如压力控制参数等，是将压力传感器反馈信号接入上位机，由上位机的输出作为伺服电机的位置环的输入，接入伺服电机的控制系统。由于伺服电机内、外部通讯的延迟，以及PID闭环控制系统的计算回路延迟，造成伺服电机的控制精度低，响应速度慢。

发明内容

本发明的目的是提供一种能提高伺服电机的控制精度的伺服电机的控制方法。

与该发明目的相对应的，本发明的另一个目的是提供能提高伺服电机的控制精度的伺服电机的控制系统、驱动器及伺服电机。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

作为本发明的改进技术方案：

一种伺服电机的控制方法，通过四个电流控制器构成四环控制系统，其中，第一闭环控制系统，通过第一电流控制器实现伺服电机的电流闭环控制；第二闭环控制系统，通过将第二电流控制器设置为第一电流控制器的外环回路，实现伺服电机的速度闭环控制；第三闭环控制系统，通过将第三电流控制器设置为第二电流控制器的外环回路，实现伺服电机的位置闭环控制；第四闭环控制系统，通过第四电流控制器设置为第一电流控制器和第二电流控制器的外环，实现伺服电机的第四参数的闭环控制；当第四参数发生变化时，可通过第四电流控制器的输出信号，直接进行伺服电机的电流和/或速度的控制调节。

优选的，所述第一电流控制器为PI控制器，第二电流控制器为PI控制器，第三电流控制器为P控制器，第四电流控制器为P控制器。

本发明还提供一种伺服系统的控制方法，是由电流环、速度环、位置环和压力环组成的四环控制系统，压力环和位置环为电流环和速度环的外环，电流环为速度环的内环，其中，压力环根据压力检测数据计算生成压力环的输出，压力环的输出和位置环的输出共同作为速度环的输入，压力环的输出还和速度环的输出共同作为电流环的输入，当压力发生变化时，可通过压力环的输出信号，直接进行速度环和/或电流环的控制调节。

优选的，所述电流环为PI控制器，速度环为PI控制器，位置环为P控制器，压力环为P控制器。