[发明专利]一种电动伺服系统及其控制算法

摘要

本发明公开了一种电动伺服系统及其控制算法，通过设置位置比例/积分计算单元、陷波滤波器、位置反馈处理单元、电流控制部件，实现电动伺服系统的“位置/电流双闭环+特定区段积分+陷波滤波器”算法，并提出了陷波滤波器的精确算法；从而克服了由于半闭环电动伺服系统特性复杂，非线性环节影响显著的控制难题。本发明能够有效地抑制电动伺服系统的谐振峰，也消除了因间隙造成的极限环。因此，本发明具有很高的工程应用价值。

主权项

一种电动伺服系统，电动伺服机构(5)作为电动伺服系统的执行机构，该电动伺服机构(5)的输出端与外部负载(6)连接，其特征在于，该电动伺服系统包含：第一比较器(1)，所述第一比较器(1)的第一输入端获取输入摆角指令；位置控制部件(2)，与所述第一比较器(1)连接；第二比较器(3)，所述第二比较器(3)的第一输入端与所述位置控制部件(2)的输出端连接；电流控制部件(4)，所述电流控制部件(4)的输入端与所述第二比较器(3)的输出端连接，该电流控制部件(4)的输出端与所述电动伺服机构(5)连接；其中，所述位置控制部件(2)包含：位置比例/积分计算单元(21)，所述位置比例/积分计算单元(21)的输入端与所述第一比较器(1)的输出端连接；陷波滤波器(22)，所述陷波滤波器(22)的输入端与位置比例/积分计算单元(21)的输出端连接，该陷波滤波器(22)的输出端与所述第二比较器(3)的第一输入端连接；位置反馈处理单元(23)，所述位置反馈处理单元(23)的输入端与所述电动伺服机构(5)的输出端连接，该位置反馈处理单元(23)的输出端与所述第一比较器(1)的第二输入端连接；所述位置比例/积分计算单元(21)将其进行比例及积分计算的结果，或者进行比例计算的结果，发送至陷波滤波器(22)进行陷波滤波计算，以获取位置环控制输出信号；所述陷波滤波器(22)为：N(s)=Upc(s)Upx(s)=s2ω02+2ξ1ω0s+1s2ω02+2ξ2ω0s+1,ξ1<ξ2]]>其中，ω0为滤波中心频率；ξ1和ξ2为陷波系数，通过配置ξ1和ξ2的值来独立调节陷波滤波器的带宽和衰减深度；ξ1=10D20B1-10-0.32ω010-0.3-10D10]]>ξ2=B1-10-0.32ω010-0.3-10D10]]>所述陷波滤波器(22)的衰减深度为：D＝20log|N(jω0)|通过假设在ω1和ω2时陷波滤波器(22)的幅值为‑3dB，定义陷波滤波器(22)的带宽为：B＝|ω2‑ω1|所述陷波滤波器(22)获取位置比例/积分计算单元(21)发送的计算结果，并根据下式进行陷波滤波计算：Upc(k)＝K1·Upx(k)+K2·Upx(k‑1)+K3·Upx(k‑2)+K4·Upc(k‑1)+K5·Upc(k‑2)其中，Upx(k)、Upx(k‑1)、Upx(k‑2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的经比例/积分计算单元(21)运算后的输出值；Upc(k)、Upc(k‑1)、Upc(k‑2)分别是当前时刻、前一时刻、前二时刻的位置环控制输出值。