[发明专利]通过磁阻力补偿来减小拼接式伺服电机力矩波动的方法

摘要

针对拼接式伺服电机存在较大的力矩波动的问题，本发明提供一种通过磁阻力补偿来减小拼接式伺服电机力矩波动的方法：1、测量拼接式伺服电机在旋转一周的过程中的所受的磁阻力矩T_c。2、构建磁阻力矩与旋转位置的表达式。3获取电机的直轴电流值I_d和交轴电流值I_q。4、将与电机力矩系数相除，获得随位置变化的补偿电流。5、由I_d和I_q获得电机的理论参考电流I^*_qv。将理论参考电流I^*_qv与随位置变化的补偿电流I_qr相减，获得实际交轴参考电流I^*_q并输入PWM对电机进行驱动。有益的技术效果：采用本方法后拼接式伺服电机的力矩波动比使用前的波动平均降低40%。

主权项

通过磁阻力补偿来减小拼接式伺服电机力矩波动的方法，其特征在于，在拼接式伺服电机的转子上安装有一个位置传感器，在拼接式伺服电机的驱动模块上安装有一个电流传感器；在拼接式伺服电机旁配置一台数字信号处理器DSP，所述数字信号处理器DSP内含串行通信接口模块SCI、模数转换模块AD、脉冲宽度调制模块PWM和正交编码脉冲模块QEP；其中，数字信号处理器DSP内的模数转换模块AD与电流传感器相连接；通过模数转换模块AD将电流传感器所输出的模拟值转换为数字量值；数字信号处理器DSP内的脉冲宽度调制模块PWM经光耦合器OC与拼接式伺服电机的驱动模块相连接，由脉冲宽度调制模块PWM对拼接式伺服电机的驱动模块进行控制；数字信号处理器DSP内的正交编码脉冲模块QEP与位置传感器相连接，通过正交编码脉冲模块QEP将位置传感器发出的信号转换成拼接式伺服电机当前的机械角度φ；并按以下步骤对拼接式伺服电机进行监测与控制：步骤1：用一台标准电机带动拼接式伺服电机旋转，测量拼接式伺服电机在旋转一周的过程中每旋转1度时所受的磁阻力矩T_c，一共获得360个离散的磁阻力矩T_c值；步骤2：由数字信号处理器DSP通过傅里叶级数将步骤1获得的360个离散的磁阻力矩T_c值拟合且构建成拼接式伺服电机的磁阻力矩与旋转位置的线性函数表达式：其中T_c是电机的磁阻力矩大小，T_cn是磁阻力谐波余弦项系数，T_sn是磁阻力谐波正弦弦项系数，φ是拼接式伺服电机的机械角度，τ是拼接式伺服电机的极距；步骤3：断开标准电机与拼接式伺服电机的连接；将拼接式伺服电机装配置至需要使用的设备中，向拼接式伺服电机供电并令其自行旋转工作；用电流传感器采集旋转工作中的拼接式伺服电机的三相电流值：A相电流值i_a、B相电流值i_b和C相电流值i_c，并传递至数字信号处理器DSP；由数字信号处理器DSP对三相电流值依次进行的CLARKE变换和PARK矢量变换，将实时采集的A相电流值i_a、B相电流值i_b和C相电流值i_c转变为直轴电流值I_d和交轴电流值I_q；步骤4：由数字信号处理器DSP将由步骤2得到的拼接式伺服电机的磁阻力与旋转位置的线性函数表达式与电机力矩系数相除，获得随位置变化的补偿电流：；步骤5：通过控制系统速度环PID，数字信号处理器DSP对直轴电流值I_d和交轴电流值I_q进行运算获取拼接式伺服电机的理论参考电流I^*_qv；由数字信号处理器DSP将理论参考电流I^*_qv与由步骤4得到的随位置变化的补偿电流I_qr相减，所得到的差值称为实际交轴参考电流I^*_q，即为实际驱动拼接式伺服电机的电流；最后，由数字信号处理器DSP内的脉冲宽度调制模块PWM将实际交轴参考电流I^*_q经光耦合器OC传递至拼接式伺服电机的驱动模块，实现对拼接式伺服电机的实时控制。