[发明专利]基于FPGA的电机参数调节方法及实现该方法的装置在审

专利信息
申请号: 202111502894.0 申请日: 2021-12-10
公开(公告)号: CN114123922A 公开(公告)日: 2022-03-01
发明(设计)人: 董海涛;张帅涛;黄丽宇 申请(专利权)人: 广西大学
主分类号: H02P23/14 分类号: H02P23/14
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 530004 广西壮族*** 国省代码: 广西;45
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摘要:
搜索关键词: 基于 fpga 电机 参数 调节 方法 实现 装置
【说明书】:

发明提供一种基于FPGA的电机增益参数调节方法及装置,所述方法包括如下步骤:1)给定阶跃信号,获取编码器反馈曲线,速度环与电流环初始增益参数为零,进入步骤2);2)断开速度环,伺服控制器接收来自FPGA的参数信息并对电流环增益参数进行调试,判断响应曲线是否达到期望效果,如果响应曲线达期望效果,则进入步骤3);3)锁定电机主轴,判断反馈信号是否达到预期,若反馈信号达到预期,则进入步骤4);4)开启速度环,并基于FPGA对速度环增益参数进行调试,使响应曲线达到期望效果。本发明无需使用通信网络传输数据和命令,避免了通信网络对增益参数调试造成的影响,并可实现增益参数的动态调整。

技术领域

本发明涉及伺服控制领域,尤其涉及一种伺服系统中的增益参数调节技术及装置。

背景技术

在现有伺服控制系统中,参数调节涉及多个方面的内容,,虽然最终体现出来的是增益参数即系统带宽,但实际调整时需要考虑负载惯量、机械共振、摩擦力抑制等不同因素,并针对这些因素进行单独调试。

现有技术中,在对伺服系统的增益参数进行单独调试时,需要利用网络接口连接伺服控制器和计算机,计算机和伺服控制器之间利用网络接口建立通信,两者之间需要交互大量数据和命令,通信线路负荷较大,造成通信延时甚至故障,这都可能导致增益参数的调整无法顺利完成。

发明内容

本发明提供一种基于FPGA的电机增益参数调节方法及装置,在增益参数单独调试过程中不使用通信网络传输数据和命令,避免了通信网络对增益参数调试造成的影响,并可实现增益参数的动态调整。

就电机增益参数调节方法而言,本发明解决上述技术问题的技术方案是:构造一种基于FPGA的电机增益参数调节方法,所述增益参数包括电流环比例增益参数Kcp 、电流环积分增益参数Kci、速度环比例增益参数Kvp、速度环积分增益参数Kvi,所述方法包括如下步骤:1)给定阶跃信号,获取编码器反馈曲线,速度环与电流环初始增益参数为零,进入步骤2);2)断开速度环,伺服控制器接收来自FPGA的参数信息并对电流环增益参数进行调试,判断响应曲线是否达到期望效果,如果响应曲线达期望效果,则进入步骤3);3)锁定电机主轴,判断反馈信号是否达到预期,若反馈信号达到预期,则进入步骤4);4)开启速度环,并基于FPGA对速度环增益参数进行调试,使响应曲线达到期望效果。

通过FPGA开发板对电机的增益参数进行调试并通过仿真器连接上位机与伺服控制器,该方法不仅避免了上位机与伺服控制器之间的数据传输与指令,减少了网络负担,而且使得增益参数的单独调试更为简单便捷,并可实现增益参数的动态调整。

所述FPGA的4个按键分别控制比例增益参数的增加、比例增益参数的减少、积分增益参数的增加、积分增益参数的减少,增益参数的切换通过所述FPGA的拨码开关进行。优选的,所述拨码开关上拨调节电流环增益参数,四个按键分别对应Kcp+、Kcp-、Kci+、Kci-;所述电流环增益参数调节结束后,拨码开关下拨调节速度环增益参数,四个按键分别对应Kvp+、Kvp-、Kvi+、Kvi-;每按一次开关,相应增益参数增加或减少固定值。

通过操作所述FPGA的按键可以改变增益参数,而增益参数的改变可以引起所述响应曲线的变化。如图3所示,首先调节比例增益参数使所述响应曲线不断变化,直到所述响应曲线的稳态值达到指令值的约80%;然后调节积分增益参数使所述响应曲线不断变化,直到所述响应曲线的超调值达到指令值的约4.3%。

图1示出了实现上述电机增益参数调节方法的装置,如图1所示,该装置包括伺服控制器(101)、连接所述控制器的FPGA(102)、连接所述控制器的上位机(103)、连接所述伺服控制器的伺服电机(104)、连接所述上位机(103)和所述伺服控制的(101)的仿真器(105)。其中:

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