[发明专利]一种机器人关节电机的电流环优化方法及装置

权利要求书

1.一种机器人关节电机的电流环优化方法，其特征在于，所述机器人关节电机的电流环优化方法包括：

建立机器人关节对应的永磁同步电机的数据模型；

所述永磁同步电机的数据模型为：

其中，ω_r、i_d、i_q分别表示电机角速度、d轴电流、q轴电流，u_d为d轴电压，u_q为q轴电压，p_n为磁极对数，L为直轴与交轴电感，ψ_f为转子总磁链矢量，J为转动惯量，R_s为定子电阻，T_L为负载转矩，B₀为摩擦系数；

根据所述永磁同步电机的数学模型，建立电流环PI控制器；

根据所述电流环PI控制器进行数据采集，获取电流反馈数据，所述电流反馈数据包括所述永磁同步电机的转矩与励磁电流输出值；

所述根据所述电流环PI控制器进行数据采集，包括：

根据电流环周期设定，每5个电流环周期计算一次速度环数据，以2000个速度环数据作为数据采集的取值范围，共计取数据2000个；

所述获取电流反馈数据，包括：

采用定矢量变换角参数整定的方法，将矢量控制中坐标变换角度固定为θ₀；

采用励磁电流给定I_d*＝0控制方式，将转矩电流给定I_q*设定为电机的额定值，重复多次采用转矩电流信号激励所述电流环PI控制器，采集所述电流环PI控制器反馈的转矩电流波形；

将所述永磁同步电机的转矩与励磁电流输出值反馈至所述电流环PI控制器，根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化；

所述根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化，包括：

根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化；

根据优化后的电流环PI控制器的参数，判断当前机器人的永磁同步电机的特性状态是否为特性软；具体包括：

对优化后的电流环进行数据采集，获取电流反馈数据，根据所述电流反馈数据，计算得到上升时间；

将所述上升时间与预设的上升时间基准值进行比较，如果所述上升时间大于所诉上升时间基准值，则判断当前机器人的永磁同步电机的特征状态为特性软，否则判断当前机器人的永磁同步电机的特征状态不是特征软；

如果当前机器人的永磁同步电机的特性状态为特性软，则继续对根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化，否则，停止优化；

所述对所述电流环PI控制器的参数进行优化，包括：

增加所述电流环PI控制器的比例系数P_w，每次增加1％，即P_w＝P_w*101％。

2.一种机器人关节电机的电流环优化装置，其特征在于，所述机器人关节电机的电流环优化装置包括：

建立单元，用于建立机器人关节对应的永磁同步电机的数据模型；

所述永磁同步电机的数据模型为：

其中，ω_r、i_d、i_q分别表示电机角速度、d轴电流、q轴电流，u_d为d轴电压，u_q为q轴电压，p_n为磁极对数，L为直轴与交轴电感，ψ_f为转子总磁链矢量，J为转动惯量，R_s为定子电阻，T_L为负载转矩，B₀为摩擦系数；

所述建立单元，用于根据所述永磁同步电机的数学模型，建立电流环PI控制器；

获取单元，用于根据所述电流环PI控制器进行数据采集，获取电流反馈数据，所述电流反馈数据包括所述永磁同步电机的转矩与励磁电流输出值；

所述获取单元，用于：

根据电流环周期设定，每5个电流环周期计算一次速度环数据，以2000个速度环数据作为数据采集的取值范围，共计取数据2000个；

采用定矢量变换角参数整定的装置，将矢量控制中坐标变换角度固定为θ₀；

采用励磁电流给定I_d*＝0控制方式，将转矩电流给定I_q*设定为电机的额定值，重复多次采用转矩电流信号激励所述电流环PI控制器，采集所述电流环PI控制器反馈的转矩电流波形；

优化单元，用于将所述永磁同步电机的转矩与励磁电流输出值反馈至所述电流环PI控制器，根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化；

所述优化单元，用于：

根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化；

根据优化后的电流环PI控制器的参数，判断当前机器人的永磁同步电机的特性状态是否为特性软；具体包括：

对优化后的电流环进行数据采集，获取电流反馈数据，根据所述电流反馈数据，计算得到上升时间；

将所述上升时间与预设的上升时间基准值进行比较，如果所述上升时间大于所诉上升时间基准值，则判断当前机器人的永磁同步电机的特征状态为特性软，否则判断当前机器人的永磁同步电机的特征状态不是特征软；

如果当前机器人的永磁同步电机的特性状态为特性软，则继续对根据预设的电流环的PI参数优化算法，对所述电流环PI控制器的参数进行优化，否则，停止优化；

所述对所述电流环PI控制器的参数进行优化，包括：

增加所述电流环PI控制器的比例系数P_w，每次增加1％，即P_w＝P_w*101％。