[发明专利]一种大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法

说明书

本发明公开了一种大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法，步骤为：先寻找光栅零点后，将直线电机动子移至限位开关的位置作为绝对位置，光栅寻零；将位置轨迹目标值与当前位置做差送入位置PI控制器；得到速度参考值；将速度参考值与实际速度做差送入速度PI控制器中；得到电流参考值；得到d轴电流和q轴电流；将电流参考值与q轴电流做差送入电流PI控制器后得到期望电压，将0与d轴电流做差送入电流PI控制器后得到期望电压；经过Park逆变换、SVPWM算法模块后得到逆变部分的电压占空比，完成闭环控制。本发明通过增加速度前馈和加速度前馈来提高推力的输出，提高抗干扰能力，更适用于高冲次短冲程大推力的工况。

技术领域

本发明涉及电机控制领域，特别涉及一种大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法。

背景技术

永磁同步电机因其体积小、损耗小、效率高等优势得到了广泛应用。直线电机可以看作旋转电机沿径向剖开并展平而成，通过气隙磁场作用，将输入电能转化为电磁推力，使电机产生直线运动，动子一般和负载直连，省去了丝杠、齿轮或者链条等中间传动机构，不受离心力约束且推力大。

目前永磁同步直线电机驱动系统常用id＝0的磁场定向的矢量控制方法，利用霍尔传感器和光栅尺位置传感器检测位置和速度信号进行电流环和速度环以及位置环三闭环控制，通过调节PI参数减小跟踪误差，但是在频次高冲程短的工况下控制效果不理想。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种抗干扰能力强、控制精度高的大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法。

本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种大推力往复运动永磁同步直线电机控制方法，包括以下步骤：

步骤一：采用增量式光栅尺作为直线电机的位移传感器，在直线电机轨迹运行之前将直线电机动子移至限位开关的位置作为绝对位置并找到光栅尺的零点，使光栅尺与直线电机动子每个位置建立对应关系，此时直线电机为开环控制，根据霍尔传感器得到直线电机初始角度，利用初始角度控制完成光栅寻零和找限位开关动作后回到直线电机中间位置；

步骤二：电流环控制直线电机堵转，利用压力传感器得到出力最大点为直线电机初始机械角度；

步骤三：将位置轨迹目标值与当前位置做差，得到的位置偏差值送入位置PI控制器中，位置PI控制器采用增量式PI控制；

步骤四：根据速度轨迹目标值和位置PI控制器输出相加得到速度参考值Vref；

步骤五：采用M/T法计算实际速度，将速度参考值Vref与实际速度做差，得到的速度偏差值送入速度PI控制器中，速度PI控制器采用增量式PI控制；

步骤六：采用id＝0的控制方法，根据推理常数和电流目标值乘积等于负载质量和加速度目标值乘积得到电流目标值，然后将电流目标值的0.8倍和速度PI控制器相加得到电流参考值iqref；

步骤七：采用电流传感器采集电机B、C两相电流，根据三相电流的相量和等于0，即公式i_a+i_b+i_c＝0得到A相电流，经过Clark和Park变换得到d轴电流i_d和q轴电流i_q，Park变换的闭环角度为通过位置转为角度加上初始机械角度；

步骤八：将电流参考值iqref与i_q做差，得到的电流偏差值送入电流PI控制器后得到期望电压U_q，将0与i_d做差，送入电流PI控制器后得到期望电压U_d，电流PI控制器采用增量式PI控制；

步骤九：电流PI控制器输出经过Park逆变换得到两相静止坐标系电压U_α、U_β，U_α、U_β送入SVPWM算法模块后得到逆变部分的电压占空比，作用到双层直线电机上，完成一次闭环控制。