[发明专利]一种交流异步电机伺服驱动系统及控制方法

摘要

本发明属于电动机技术领域，公开了一种交流异步电机伺服驱动系统及控制方法，光电编程器利用光电转换将交流异步电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量信号；将编码后的信号传输给PID控制器；PID控制器对编码后的信号进行偏差调节；将调节后的信号传输给数字信号处理器；数字信号处理器对各个元件的工作信号进行整理分析后再向各个元件中发送反馈信息，反馈的信息传输给控制模块；通过对控制模块对交流电机进行调控；同时，对交流异步电机的运行功率进行保护。本发明功能齐全，使用简单，具有集成度高，体积小，安全可靠性高的特点，实现了对异步交流电机的高精度伺服控制，具有很强的实用性。

主权项

1.一种交流异步电机伺服驱动系统的控制方法，其特征在于，所述交流异步电机伺服驱动系统的控制方法包括：光电编程器利用光电转换将交流异步电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量信号；将编码后的信号传输给PID控制器；利用光电转换将交流异步电机轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量信号中，光电编程器利用集成的硅基微环谐振器的交叉相位调制XPM效应进行NRZ到RZ信号的光调制格式转换；XPM非线性作用中，抽运光对探测光的XPM作用使得探测光频率产生啁啾，利用光带通滤波器OBPF提取出RZ信号；并分析抽运光的功率和脉宽以及OBPF对探测光波长的失谐量的因素对转换脉冲或数字量信号的影响；探测光NRZ信号和抽运光时钟脉冲信号同时注入硅微环谐振器的输入端，在XPM非线性作用下产生光频移，输出信号经OBPF滤波，得到RZ信号；选取探测光Es和抽运光Ep位于不同的谐振波长，并选择合适的线性损耗系数α和耦合系数s，使得单环谐振器位于临界耦合状态，探测光NRZ信号和抽运光时钟脉冲信号被同时耦合进入微环进行传输；最终提取的是探测光信号的频移信息，而抽运光的峰值功率远大于探测光的峰值功率，忽略探测光对抽运光的XPM作用，仅考虑抽运光对探测光的XPM作用，同时考虑抽运光自身的SPM效应和微环的双光子吸收TPA效应，对比E4＝γE3exp(‑jkineffL)＝γE3exp(‑jφ)式，式中j为虚数，ki是波长对应的波矢，neff为有效折射率，L是微环的周长，γ为传输一周后电场剩余比例，γ＝exp(－αL/2)，α为线性损耗系数；φ＝kineffL，为光绕微环传输一圈的相移；微环中传输的探测光Es和抽运光Ep产生不同的变化：式中αTPA为双光子吸收引起的损耗，有αTPA＝(βTPA/Aeff)E2p4，其中βTPA为双光子吸收系数；γs和γp代表非线性系数，分别为γp＝2πn2fp/cAeff，γs＝2πn2fs/cAeff；PID控制器对编码后的信号进行偏差调节；将调节后的信号传输给数字信号处理器；数字信号处理器对各个元件的工作信号进行整理分析后再向各个元件中发送反馈信息，反馈的信息传输给控制模块；通过对控制模块对交流电机进行调控；同时，对交流异步电机的运行功率进行保护；对各个元件的工作信号进行整理分析中，对输入信号变换和处理逆傅立叶信号；对串转并信号首先进行星座映射处理，再把串行转换为并行信号；对预编码单元输出信号处理；对信号幅值估算；对并串转换的信号先加循环前缀处理，在把并行信号转换为串行信号；快速傅立叶逆变换进一步包括：利用蝶运算模块通过系数的对称性、周期性和可约性化简，求出4个N/4点的DFT，即X₁(K)、X₂(K)、X₃(K)和X₄(K)，就求出全部的X_(K)值；利用数字信号处理器集成的滤波器，滤除经过变换的带外频率和系统内外产生的噪声；利用数字信号处理器集成的旋转因子模块存储蝶形运算中所需的复数常数，该常数位于复数平面的单位圆上；利用数字信号处理器集成的乒乓缓存结构解决突发接收高速率数据和低处理速率之间的矛盾，进行数据实时处理。