一种根据电流积分消除直流电机空程的方法技术

一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，涉及直流电机运动控制技术领域。本发明专利技术是为了解决直流电机驱动的运动控制系统存在机械空程，且现有大机械空程的补偿方法控制精度不足的问题。本发明专利技术所述的一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，该方法基于电机绝对编码器和直流电机电流采集卡的测量值，计算无空程时的电流积分值作为系统控制期望，改善了有空程情况下系统的控制效果，提高了控制精度。本发明专利技术算法设计过程简单，思路新颖，同时保证了较好的控制效果。本发明专利技术适用于直流电机驱动的位置或转向控制系统领域，并且对运动控制系统的具体机械结构无限制。

Method for eliminating empty course of DC motor according to current integral

The invention relates to a method for eliminating the empty side of a DC motor according to a current integral, relating to the technical field of DC motor motion control. The invention aims to solve the problem that the mechanical control system of the DC motor drives the mechanical air gap, and the compensation method of the existing large mechanical air gap is lack of control precision. According to a current integral to eliminate DC motor backlash in the method of the invention, the method of measuring motor absolute encoder and DC motor current acquisition card based on the value of current integral calculation process without empty value as the system control expectations, improve the control effect of air condition system, improve the control precision. The invention has the advantages of simple design process, novel thinking, and good control effect. The invention is applicable to the position or steering control system driven by a DC motor, and has no limitation on the specific mechanical structure of the motion control system.

【技术实现步骤摘要】
一种根据电流积分消除直流电机空程的方法
本专利技术属于直流电机运动控制

技术介绍
运动控制系统是通过对电动机电压、电流、频率等输入电量的控制，来改变工作机械的转矩、速度、位移等机械量，使各种工作机械按人们期望的要求运行，以满足生产工艺及其他应用的需求。直流伺服电机在运动控制系统中有很广泛的应用，同时，直流电机是通过机械联动装置驱动工作机械的，在电机和机械联动装置内会存在机械空程或间隙，使得运动控制系统的位移运动精度下降。当前，使用电机克服机械空程的研究大都集中于双电机方法，对于单电机方法的研究成果仍然较少。文献“执行机构的空程补偿.王锦标，吴伟林.检测与仪表.2000(3)：31-33”研究了大机械空程的补偿问题，提出了一种使用单电机克服空程的方法，但该方法的缺点是会将电机反转时中出现的反向电流通过方差计算，记为正向电流，也就是无法识别正反向电流。文献“执行机构的空程补偿.王敏，奚丽华.一重技术.2005(3):56-57”，广泛研究了空程补偿问题，并提出了根据测量信号的变化进行空程补偿的方法，但是并没有进行详细阐述。公开号为CN105946965A，名称为《基于直流电机电流方差滚动计算的转向机构空程补偿方法》的专利技术专利针对大空程补偿问题进行了研究，但在处理小空程时的控制精度尚不够令人满意。
技术实现思路
本专利技术是为了解决直流电机驱动的运动控制系统存在机械空程，且现有大机械空程的补偿方法控制精度不足的问题，现提供一种根据电流积分消除直流电机空程的方法。一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：确定直流电机运动控制系统的作业范围，在该作业范围内确定直流电机正向和负向运动过程中电机电流积分值的采样点，然后执行步骤二；步骤二：使直流电机运动至与机械传动系统接触，然后分别执行步骤三和步骤五；步骤三：记录直流电机上电机编码器当前的位置，并将该位置作为直流电机正向运行过程的第1个正向采样点，然后执行步骤四；步骤四：使直流电机带动负载从第1个正向采样点运动到第ia个正向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个正向采样点到达第ia个正向采样点的电流积分值，其中，ia＝2,3,...,k，k表示正向采样点的个数，当ia＝k时，共获得k-1个正向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤五：记录当前电机编码器的位置，并将该位置作为直流电机负向运行过程的第1个负向采样点，然后执行步骤六；步骤六：使直流电机带动负载从第1个负向采样点运动到第ib个负向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个负向采样点到达第ib个负向采样点的电流积分值，其中，ib＝2,3,...,g，g表示负向采样点的个数，当ib＝g时，共获得g-1个负向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤七：根据步骤四获得的k-1个正向采样点的电流积分值和步骤六获得的g-1个负向采样点的电流积分值，使用三次样条插值方法，获得作业范围内直流电机的电流积分值曲线，然后执行步骤八；步骤八：运动控制系统执行控制任务时，根据期望位置或角度，通过查询电流积分值曲线得到期望电流积分，利用该期望电流积分作为控制目标，以该目标控制电机运动，达到消除机械空程的目的。本专利技术涉及一种根据电流积分消除直流电机控制系统和机械联动系统空程的方法，提出了一种基于电机感应电流积分作为控制目标补偿空程所导致误差的方法。该方法基于电机绝对编码器和直流电机电流采集卡的测量值，计算无空程时的电流积分值作为系统控制期望，改善了有空程情况下系统的控制效果，提高了控制精度。本专利技术算法设计过程简单，思路新颖，同时保证了较好的控制效果。本专利技术适用于直流电机驱动的位置或转向控制系统领域，并且对运动控制系统的具体机械结构无限制。附图说明图1为三次样条插值得到的工作范围内电流积分曲线图；图2中(a)表示负载期望转角为6.7度，无空程补偿情况下电机转角曲线图，(b)表示负载期望转角为6.7度，无空程补偿情况下负载转角曲线图；图3中(a)表示负载期望转角为6.7度，有空程补偿情况下电机转角曲线图，(b)表示负载期望转角为6.7度，有空程补偿情况下负载转角曲线图；图4中(a)表示负载期望转角为14.2度，无空程补偿情况下电机转角曲线图，(b)表示负载期望转角为14.2度，无空程补偿情况下负载转角曲线图；图5中(a)表示负载期望转角为14.2度，有空程补偿情况下电机转角曲线图，(b)表示负载期望转角为14.2度，有空程补偿情况下负载转角曲线图；图6为本专利技术所述的一种根据电流积分消除直流电机空程的方法流程图。具体实施方式具体实施方式一：参照图6具体说明本实施方式，本实施方式所述的一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，该方法包括以下步骤：步骤一：确定直流电机运动控制系统的作业范围，在该作业范围内确定直流电机正向和负向运动过程中电机电流积分值的采样点，然后执行步骤二；步骤二：使直流电机运动至与机械传动系统接触，然后分别执行步骤三和步骤五；步骤三：记录直流电机上电机编码器当前的位置，并将该位置作为直流电机正向运行过程的第1个正向采样点，然后执行步骤四；步骤四：使直流电机带动负载从第1个正向采样点运动到第ia个正向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个正向采样点到达第ia个正向采样点的电流积分值，其中，ia＝2,3,...,k，k表示正向采样点的个数，当ia＝k时，共获得k-1个正向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤五：记录当前电机编码器的位置，并将该位置作为直流电机负向运行过程的第1个负向采样点，然后执行步骤六；步骤六：使直流电机带动负载从第1个负向采样点运动到第ib个负向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个负向采样点到达第ib个负向采样点的电流积分值，其中，ib＝2,3,...,g，g表示负向采样点的个数，当ib＝g时，共获得g-1个负向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤七：根据步骤四获得的k-1个正向采样点的电流积分值和步骤六获得的g-1个负向采样点的电流积分值，使用三次样条插值方法，获得作业范围内直流电机的电流积分值曲线，然后执行步骤八；步骤八：运动控制系统执行控制任务时，根据期望位置或角度，通过查询电流积分值曲线得到期望电流积分，利用该期望电流积分作为控制目标，以该目标控制电机运动，达到消除机械空程的目的。步骤一中所述直流电机运动控制系统的作业范围包括位移作业范围和角度作业范围。运动控制系统初始运动时，如果电机正向转动，但是负载并没有移动，则说明当前系统处于空程运行阶段；如果电机正向转动，同时负载也发生位移，则说明当前情况下电机与负载之间正向运动时已紧密接触，无空程。步骤二中使电机运动，并与机械传动系统接触，能够保证电机运动时无空程。步骤三中所述电机编码器是直流电机上安装的配套测量装置。原始运动控制系统中将负载的位置或角度作为控制期望，步骤八中，将负载的期望位置或角度通过步骤八转化为期望电流积分值并作为控制目标，达到消除机械空程的目的。具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的一种根据电流积分消除直流电机空程的方法作进一步说明，本实施方式中，直流电机本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：确定直流电机运动控制系统的作业范围，在该作业范围内确定直流电机正向和负向运动过程中电机电流积分值的采样点，然后执行步骤二；步骤二：使直流电机运动至与机械传动系统接触，然后分别执行步骤三和步骤五；步骤三：记录直流电机上电机编码器当前的位置，并将该位置作为直流电机正向运行过程的第1个正向采样点，然后执行步骤四；步骤四：使直流电机带动负载从第1个正向采样点运动到第i

【技术特征摘要】
1.一种根据电流积分消除直流电机空程的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：步骤一：确定直流电机运动控制系统的作业范围，在该作业范围内确定直流电机正向和负向运动过程中电机电流积分值的采样点，然后执行步骤二；步骤二：使直流电机运动至与机械传动系统接触，然后分别执行步骤三和步骤五；步骤三：记录直流电机上电机编码器当前的位置，并将该位置作为直流电机正向运行过程的第1个正向采样点，然后执行步骤四；步骤四：使直流电机带动负载从第1个正向采样点运动到第ia个正向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个正向采样点到达第ia个正向采样点的电流积分值，其中，ia＝2,3,...,k，k表示正向采样点的个数，当ia＝k时，共获得k-1个正向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤五：记录当前电机编码器的位置，并将该位置作为直流电机负向运行过程的第1个负向采样点，然后执行步骤六；步骤六：使直流电机带动负载从第1个负向采样点运动到第ib个负向采样点，实时测量直流电机在该运动过程中的电流值，并计算直流电机从第1个负向采样点到达第ib个负向采样点的电流积分值，其中，ib＝2,3,...,g，g表示负向采样点的个数，当ib＝g时，共获得g-1个负向采样点的电流积分值，然后执行步骤七；步骤七：根据步骤四获得的k-1个正向采样点的电流积分值和步骤六获得的g-1个负向采样点的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢文博，张泽宇，李伟俊，张健，黄玲，许家忠，尤波，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23