用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台技术方案

技术编号:16177526 阅读:50 留言:0更新日期:2017-09-09 04:57
本发明专利技术涉及用于控制电机转动的矢量控制方法,包括以下步骤:判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动。

【技术实现步骤摘要】
用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台
本专利技术涉及稳定云台
,尤其涉及一种用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台。
技术介绍
近年来,各类动基座成像云台广泛用于航拍、无人车、机器人等领域,越来越受到人们的关注。特别是利用无人机进行航拍,具有快速、灵活、清晰、准确地获取人们感兴趣区域的照片、视频信息的重要手段。但是对于以无人机为代表的动基座载体,在移动过程中不可避免地存在载体姿态的变化、振动等影响,导致视频严重晃动、照片模糊不清。稳定云台的诞生解决了这一问题。稳定云台由多自由度的机械机构、各轴上的驱动电机以及控制电路所组成。常见的云台电机包括航模用的舵机、带有减速机构的直流伺服电机、步进电机以及无刷电机等。但是,现有的无刷云台驱动控制系统中,有一部分流过电机的电流并没有有效地参与做功,导致能耗高,并且难以进一步提升稳定精度。
技术实现思路
本专利技术旨在解决现有技术中有一部分流过电机的电流并没有有效地参与做功的技术问题,提供一种能使流过电机的电流有效地参与做功的用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台。本专利技术提供一种用于控制电机转动的矢量控制方法,所述矢量控制方法包括以下步骤:判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值,以及得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动。本专利技术提供一种用于对电机的转动矢量进行控制的功率级数字控制系统,所述功率级数字控制系统包括:通信接口,用于接收功率级控制器的当前的工作模式和控制指令;功率级控制器,用于判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值,以及得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动;三相桥驱动器,用于根据功率级控制器输出的PWM的占空比输出驱动电流以控制电机的转动;电流传感器,用于检测三相桥驱动器的驱动电流中的两相驱动电流值;绝对角位置传感器,用于检测电机的角度值。本专利技术提供一种稳定云台,所述稳定云台包括上述的功率级数字控制系统本专利技术提供一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,该程序被处理器执行时实现如上述权利要求中方法的步骤。本专利技术的技术方案与现有技术相比,有益效果在于:在电流开环模式下进行计算,可以减小处理器的压力,当选用性能较低的处理器时,由于处理器计算能力弱,无法在规定的时间周期内完成电流闭环算法的计算,可以在电流开环模式下计算,而在电流闭环模式下进行计算,可以有效的消除电机感应电动势的影响,使力矩输出更加平稳,同时也能使流过电机的电流都可以有效地参与做功。由于无刷电机的驱动控制系统中使用了分布式控制与切实可行的矢量控制相结合的方案,从而能够更高效地利用电机来提高性能。另外,电机的电流控制采用了矢量控制并且分散到各个功率级数字控制系统进行处理,从而可以减轻了稳定级控制系统的计算压力。附图说明图1为本专利技术无刷电机的驱动控制系统一种实施例的结构示意图。图2为本专利技术多路信息交互接口一种实施例的电路图。图3为本专利技术多路信息交互接口另一种实施例的电路图。图4为本专利技术三相桥驱动组件一种实施例的电路图。图5为本专利技术三相桥驱动组件另一种实施例的电路图。图6(a)是本专利技术的无刷电机与功率级控制器的第一种实施例接线图。图6(b)是本专利技术的无刷电机与功率级控制器的第二种实施例接线图。图6(c)是本专利技术的无刷电机与功率级控制器的第三种实施例接线图。图7为本专利技术功率级数字控制系统一种实施例的结构示意图。图8为本专利技术稳定级数字控制系统一种实施例的结构示意图。图9为本专利技术用于控制电机转动的矢量控制方法第一种实施例的流程图。图10为本专利技术用于控制电机转动的矢量控制方法第二种实施例的流程图。图11为本专利技术用于控制电机转动的矢量控制方法第三种实施例的流程图。图12为本专利技术用于控制电机转动的矢量控制方法第四种实施例的流程图。图13为本专利技术稳定云台转动的控制方法第一种实施例的流程图。图14为本专利技术稳定云台转动的控制方法第二种实施例的流程图。图15为本专利技术稳定云台转动的控制方法第三种实施例的流程图。图中,1、稳定级数字控制系统,2、功率级数字控制系统,3、稳定云台转动的控制芯片。4、惯性测量器,5、多路信息交互接口,6、图像追踪器,7、通信接口,8、功率级控制器,9、三相桥驱动组件,10、电流传感器,11、无刷电机,12、绝对角位置传感器。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步说明。稳定云台转动的驱动控制系统作为航拍摄影、监测、遥感、采样云台的核心控制装置,能够在稳定云台的稳定框架产生角运动的工作条件下,例如挂在在无人机上的云台,无人机发生飞行姿态变化,通过控制稳定云台各轴的无刷电机转动,保证稳定云台上承载的成像装置指向角度始终保持惯性稳定或始终指向感兴趣的目标。本专利技术提供一种实施例的无刷电机的驱动控制系统,如图1所示,所述驱动控制系统包括稳定级数字控制系统1和至少一个功率级数字控制系统2连接且按照所述功率级数字控制系统2的顺序与所述功率级数字控制系统2进行通信,用于根据获取稳定云台的稳定框架的惯性角速度以及稳定云台的稳定框架的惯性姿态信息;获取稳定云台的稳定框架绕三轴的相对转动角度;根据所述稳定云台的稳定框架的惯性角速度、稳定云台的稳定框架的惯性姿态信息以及稳定云台的稳定框架绕三轴的相对转动角度,得到三轴中每个轴的角速度;根据所述稳定云台的稳定框架的惯性角速度和稳定云台的稳定框架的惯性姿态信息进行闭环稳定控制,并输出稳定环闭环控制指令;根据三轴中每个轴的角速度和稳定环闭环控制指令的参考值,得到稳定环控制量并输出至所述功率级数字控制系统2。所述功率级数字控制系统2与至少一个无刷电机11连接,用于判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值,以及得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动。具体的,如图1所示,所述驱动控制系统包括n个功率级数字控制系统2,第一个功率级数字控制系统的序号为2-1,第二个功率级数字控制系统的序号2-2,第n个功率级数字控制系统的序号2-n,稳定级数字控制系统1可以按照所述功率级数字控制系统2的序号从小到大或从大到小的顺序与所述功率级数字控制系统2进行通信,其中,n为大于等本文档来自技高网...
用于控制电机转动的矢量控制方法及控制系统及稳定云台

【技术保护点】
一种用于控制电机转动的矢量控制方法,其特征在于:所述矢量控制方法包括以下步骤:判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值,以及得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动。

【技术特征摘要】
1.一种用于控制电机转动的矢量控制方法,其特征在于:所述矢量控制方法包括以下步骤:判断当前是否存在电角度绝对初始值;如果不存在电角度绝对初始值时,在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值;如果存在电角度绝对初始值时,获取绝对角位置传感器的角度值,根据所述绝对角位置传感器的角度值和电角度绝对初始值得到当前的电角度值,以及得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量;根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动。2.如权利要求1所述的矢量控制方法,其特征在于:所述得到所述交轴电压控制量和直轴电压控制量的步骤,包括以下步骤:获取当前的工作模式,并判断当前的工作模式是否为电流开环模式或者电流闭环模式;当前的工作模式为电流闭环模式,根据获取到两相驱动电流值得到交轴电压控制量和直轴电压控制量,进入根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动的步骤;当前的工作模式为电流开环模式,获取得到交轴电压控制量和直轴电压控制量,进入根据当前的电角度值、交轴电压控制量和直轴电压控制量得到输出PWM的占空比以控制电机的转动的步骤。3.如权利要求1或2所述的矢量控制方法,其特征在于:所述矢量控制方法包括以下步骤:获取到的控制指令,并判断控制指令是否为结束指令;如果是,则保存电角度绝对初始值;如果否,则返回获取绝对角位置传感器的角度值的步骤。4.如权利要求1所述的矢量控制方法,其特征在于:所述在初始化模式下得到当前的电角度值、交轴电压控制量、直轴电压控制量和电角度绝对初始值的步骤,具体包括:将两相驱动电流值设置为第一预设电流值和第二预设电流值;根据两相驱动电流值得到交轴电压控制量和直轴电压控制量;将当前的电角度设置为预设的角度值;获取绝对角位置传感器的角度值,并根据绝对角位置传感器的角度值和当前的电角度得到电角度绝对初始值。5.如权利要求1所述的矢量控制方法,...

【专利技术属性】
技术研发人员:田大鹏王中石王福超
申请(专利权)人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所
类型:发明
国别省市:吉林,22

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