[发明专利]一种数控机床驱动用直线伺服电机控制方法

摘要

本发明公开了一种数控机床驱动用直线伺服电机控制方法，通过反馈信号检测模块、位置控制环、速度控制环和电流控制环对正弦波直线电机进行控制，所述反馈信号检测模块包括位置检测模块、速度检测模块和电流检测模块；其中位置控制环采用PI反馈控制和神经网络给定补偿控制相结合的复合控制方法，速度控制环采用带干扰观测器的模糊控制器，电流控制环采用带有PI调节器的空间矢量PWM调制技术。本发明将神经网络补偿的IP控制技术、模糊控制以及交流电机的矢量控制结合在一起，提高了直线伺服电机的抗干扰能力、动态响应能力和系统的稳态精度。

主权项

一种数控机床驱动用直线伺服电机控制方法，其特征在于：该控制方法通过反馈信号检测模块、位置控制环、速度控制环和电流控制环对正弦波直线电机进行控制，所述反馈信号检测模块包括位置检测模块、速度检测模块和电流检测模块；具体控制方法包括以下步骤：（1）位置检测模块将检测的动子实时位移信号x与给定位移信号x*进行比较，产生位移误差Δx，将位移误差Δx传送给位置控制环，作为位置控制环的输入信号；（2）位置控制环采用PI反馈控制和神经网络给定补偿控制相结合的复合控制方法，位移误差Δx经过PI控制器后输出给定速度信号v*；在PI控制器中引入神经网络给定补偿控制器，通过神经网络给定补偿控制器的输出信号vcmp1和vcmp2对速度误差Δv的补偿，消除直线电机端部效应引起的推力对直线伺服系统性能的影响；所述神经网络给定补偿控制器包括两个具有相同结构和联结权值的组成部分，即神经网络NN1和神经网络NN2；所述神经网络NN2用于辨识被控对象的模型，对被控对象进行逆向建模，神经网络NN2的输入为动子实时位移信号x以及vcmp1+Δv，神经网络NN2的输出为速度信号vcmp1；所述神经网络NN1作为给定补偿控制器，神经网络NN1的输入为给定位移信号x*以及vcmp1+Δv，神经网络NN1的输出为速度补偿信号vcmp2，当被控对象变化时，神经网络NN1随之变化；PI控制器输出的给定速度信号v*与速度检测模块测量的实际速度信号v进行比较产生速度误差Δv和速度误差变化率dΔv，将速度误差Δv和速度误差变化率dΔv传送给速度控制环，作为速度控制环的输入信号；（3）速度控制环采用带干扰观测器的模糊控制器，首先将速度误差Δv和速度误差变化率dΔv使用模糊控制器进行模糊化处理，然后根据模糊规则进行模糊推理获得模糊推理得到的q轴电流值iq*'，再对iq*'进行去模糊化处理获得iq'；同时将q轴给定电流iq*和实际速度信号v作为干扰观测器的输入信号，干扰观测器的输出信号经低通滤波器后得到的补偿电流对iq'进行补偿，得到给定电流iq*，将iq*传送给电流控制环，作为电流控制环的输入信号；（4）电流检测模块将测定的三相电流信号经过park变换abc/dq后得到d轴实际电流id和q轴实际电流iq，将id和iq传送给电流控制环，作为电流控制环的输入信号；（5）电流控制环采用带有PI调节器的空间矢量PWM调制技术，d轴给定电流id*和q轴给定电流iq*分别与d轴实际电流id和q轴实际iq进行比较后的差值，经过PI调节器后输出d轴电压分量ud和q轴电压分量uq，ud和uq经2/3坐标变换后输出旋转坐标系下的三相电压，所述三相电压经空间矢量PWM模块产生6路PWM输出，控制逆变器输出电流的大小，从而控制电机的输出转矩。