[发明专利]一种交流伺服驱动方法

权利要求书

1.一种交流伺服驱动方法，其特征在于，包括位置环、速度环、电流环，每个环路由反馈控制器和前馈控制器组成，所述反馈控制器用于检测伺服对象的实时状态，将目标值与真实值比较分析；反馈控制器为比例调节器或比例积分调节器，所述前馈控制器为基于控制对象的数学模型；

所述位置环中采用比例反馈调节，适应增量编码器和上位机控制器，采用增量调节模式，表达式如下：

其中，表示指令位置增量，ΔP_P实际位置增量，k_Pp表示位置环的比例增益，E_P表示位置环的跟踪误差，表示比例反馈调节输出的指令速度；

位置环中的前馈输出表达式如下：

其中，f_Pff表示位置环的前馈函数，k_Pff表示位置环的前馈系数，用百分数表示，表示位置环的前馈输出；

位置环最终的输出表达式为：

其中，ω^*表示位置环最终输出的指令速度。

2.根据权利要求1所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，所述速度环的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：

E_ω＝ω^*-ω                  (4)

其中，E_ω表示当前周期的速度环跟踪误差，E_ω(k)表示第k个周期的速度环跟踪误差，N表示当前周期数，k_ωp、k_ωi表示速度环的比例、积分调节系数，表示反馈调节输出的指令q轴电流；

速度环的前馈调节表达式如下：

其中，表示静态前馈输出的指令q轴电流，表示动态前馈输出的指令q轴电流，k_ωfs表示速度环静态前馈系数，百分数分子表示，k_ωfd表示速度环动态前馈系数，用百分数表示，在前馈获取准确条件下，k_ωfs和k_ωfd取100％，表示前馈输出总的指令q轴电流；

速度环最终的输出表达式为：

其中，表示指令q轴电流。

3.根据权利要求1所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，所述电流环中有d轴和q轴两个通道，两个通道的实际电流由实际相电流经CLARK和PARK变换而来，变换的数学表达式如下：

其中，i_u、i_v表示U、V相实际电流，θ_e表示电机电角度，i_d、i_q表示d、q轴实际电流；

d、q轴的反馈控制为比例积分调节，表达式如下：

其中，表示d、q轴指令电流，在控制对象为隐极正弦波永磁同步电机时，E_Id、E_Iq表示d、q轴电流跟踪误差，k_Idp、k_Iqp表示d、q轴比例调节系数，k_Idi、k_Iqi表示d、q轴积分调节系数，表示d、q轴反馈调节输出。

4.根据权利要求3所述的交流伺服驱动方法，其特征在于，当控制对象为隐极正弦波三相永磁同步电机时，d轴实际的电压、电流的趋于稳态，q轴的电压、电流随负载变化，加强电流的响应能力，在q轴上加入前馈控制，表达式如下：

其中，f_Iqff表示电流环q轴的前馈函数，主要由电机在q轴上的伏安特性决定，表示电流环q轴的前馈电压；

正弦波三相永磁同步电机的d、q轴存在相互干涉的旋转电动势，通过解耦控制消除，表达式如下：

其中，L_d、L_q表示电机定子绕组在d、q轴上的等效电感，ψ_f表示电机永磁体在dq坐标系下的等效磁链，表示d、q轴的解耦电压；

经过反馈调节、前馈补偿和解耦计算，d、q轴总的指令电压为

因SVPWM基于αβ坐标系，将经逆PARK变换转换至αβ坐标系的指令电压转换方程如下：

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