一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法和电子设备技术

技术编号:18291941 阅读:675 留言:0更新日期:2018-06-24 07:43
本发明专利技术实施例涉及工业控制领域,公开了一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法和电子设备。本发明专利技术中,伺服驱动器的磁偏角自整定方法包括:伺服驱动器执行转矩控制,其中,向伺服电机的定子输入的电流为整定电流;检测伺服电机的转子的状态;当检测到转子出现转动时,根据检测到的第一转动方向和第一角度调整整定电流的合成矢量的角度,直至整定电流的合成矢量的角度与转子的第一转动方向和第一角度相符;根据整定电流的合成矢量的角度,计算出伺服电机的磁偏角。本发明专利技术实现磁偏角自整定时伺服电机仅转动微小角度,不会损坏设备、同时速度更快、效率更高、适用领域更广。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法和电子设备
本专利技术实施例涉及工业控制领域,特别涉及伺服驱动器的磁偏角自整定技术。
技术介绍
伺服驱动器是用于精确控制伺服电机的转矩、速度和位置的设备。由于交流永磁同步电机具有高功率密度、低转矩脉动等优良特性,伺服系统中通常采用交流永磁同步电机作为执行电机。为实现对交流永磁同步电机输出转矩的线性控制,通常采用磁场定向控制(FOC)的方法对伺服电机的转矩实现精确控制,进而实现速度和位置控制。磁场定向控制(FOC)方法是通过控制定子线圈产生的合成电流/电压矢量的角度和幅值来控制电机输出转矩的方向和大小,而合成矢量的角度取决于转子的位置。在伺服电机中,采用安装在电机末端与转子相连的编码器间接获得转子永磁体的当前位置。因此,在正式运行前,需要通过某种方法获得、检测出编码器的零点与转子永磁体N极或S极轴线之间的夹角,这一夹角称为磁偏角。如图1所示,在磁偏角未知的情况下,自动获取磁偏角的方法称为磁偏角自整定。通常的,使用绝对型编码器的伺服电机只需在正式运行前进行一次磁偏角自整定,使用增量型编码器的伺服电机需要在每次正式运行前进行一次磁偏角自整定。可见,无论采用哪种编码器,都会需要磁偏角自整定。现有技术中的自整定方法1如下:采用固定方向的合成电流矢量强拉的方式,在给定子注入电流后,根据注入电流的合成矢量的角度驱动转子转动,根据转子转过的角度即可获得磁偏角。本专利技术人发现至少存在如下问题:a、需要较大电流才能使得转子转到特定位置,从而保证整定精度,因此震动剧烈,有损伤设备的风险。b、由于转子的初始位置未知,且合成电流矢量的角度为固定值,最大可能转动180°电角度,电机转动角度大,有些场合不允许,使得应用领域受限;c、由于可能转动的角度大,整定过程可能需要十几秒钟的时间,效率低。自整定方法2如下:采用电流注入的方式。该方法可实现转子不转动的情况下对磁偏角自整定,但本专利技术人发现至少存在如下问题a、电机需要带抱闸,否则转子在注入电流的影响下可能转动,无法完成自整定。b、受电机凸极效应的影响较大,对于凸极效应不明显的电机(大多数的伺服电机均为凸极效应不明显的表贴式永磁同步电机),磁偏角自整定误差较大。
技术实现思路
本专利技术实施方式的目的在于提供一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法和电子设备,使得自整定时伺服电机仅转动微小角度,不会损坏设备、同时速度更快、效率更高、适用领域更广。为解决上述技术问题,本专利技术的实施方式提供了一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法,包括:伺服驱动器执行转矩控制,其中,向所述伺服驱动器的定子输入的电流为整定电流;检测所述伺服电机的转子的状态;当检测到所述转子出现转动时,根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符;根据所述整定电流的合成矢量的角度,计算出所述伺服电机的磁偏角。本专利技术的实施方式还提供了一种电子设备,包括:至少一个处理器;以及,与所述至少一个处理器通信连接的存储器;其中,所述存储器存储有可被所述至少一个处理器执行的指令,所述指令被所述至少一个处理器执行,以使所述至少一个处理器能够执行如上述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法。本专利技术的实施方式还提供了一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现上述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法。本专利技术实施方式相对于现有技术而言,主要区别及其效果在于:当向定子输入电流后,即对转子状态进行检测,一旦检测到转子出现转动趋势,则根据该转动趋势调整电流合成矢量的电角度,直至转子稳定在初始位置。由于调整电角度的速度相对于转子的物理转动速度要快,所以在调整的过程中,转子仅有微小转动,保护设备不受损伤。另外,由于电角度的调整速度快,可以减少整个自整定过程的时间,提高效率。再者,由于本方案不受电机的凸极效应的影响,所以适用于各类型的电机,其应用领域更为广泛。可见,本专利技术实施方式中伺服驱动器的磁偏角自整定方法使得伺服驱动器在自整定时不会损坏设备、同时速度更快、效率更高、适用领域更广。作为进一步改进,在所述根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符之后,以及在所述根据整定电流的合成矢量的角度计算出所述伺服电机的磁偏角前,还包括:增大所述整定电流的合成矢量的幅值,检测所述转子的第二转动方向和第二角度;在所述根据整定电流的合成矢量的角度,计算出所述伺服电机的磁偏角中,具体为:根据所述整定电流的合成矢量的角度和所述第二转动方向和所述第二角度,计算出所述伺服电机的磁偏角。进一步限定还可以叠加通过较大电流驱动转子转动的方法获得磁偏角,使得获得的磁偏角更为精准。作为进一步改进,所述增大整定电流的合成矢量的幅值,具体为:将所述整定电流的合成矢量的幅值增大为两倍。作为进一步改进,所述检测伺服电机的转子的状态,具体为:利用与所述转子相连的编码器检测转子的第二转动方向和第二角度。本专利技术实施方式利用编码器检测转子状态简单准确。作为进一步改进,所述转子连接一编码器,在所述根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符中,具体包括:利用闭环控制方法调整所述电流的合成矢量的角度;其中,所述闭环控制的目标量为所述伺服驱动器运行时读取到的所述编码器的初始值,所述闭环控制中的反馈量为每次调整所述整定电流的合成矢量的角度后读取到的所述编码器的当前值,所述闭环控制中控制器的输入量为所述目标量和所述反馈量的偏差值。本专利技术实施方式限定闭环控制的方法调整电流合成矢量的角度,使得调整速度更快。作为进一步改进,所述闭环控制方法利用增量型PI控制器实现。作为进一步改进,还包括:在所述根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的转动方向和角度相符时,对调整(即闭环控制过程)的时间进行计时,当计时超过第一阈值时,停止调整,并判定为自整定失败。本专利技术实施方式中增加对自整定时间的监控,避免参数设置不当时造成的失控现象。作为进一步改进,所述整定电流的初始幅值小于或等于第二阈值,所述第二阈值和所述伺服驱动器所控制的伺服电机的额定电流有关。限定整流电流的初始值较小,可以进一步避免转子的转动。附图说明一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明,这些示例性说明并不构成对实施例的限定,附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件,除非有特别申明,附图中的图不构成比例限制。图1是根据本专利技术现有技术中伺服电机的磁偏角示意图;图2是根据本专利技术第一实施方式中伺服驱动器的磁偏角自整定方法的流程图;图3是根据本专利技术第一实施方式中使用的增量型PI控制器的闭环控制原理图;图4是根据本专利技术第二实施方式中伺服驱动器的磁偏角自整定方法的流程图;图5是根据本专利技术第三实施方式中伺服驱动器的磁偏角自整定方法的流程图;图6是根据本专利技术第四实施方式中电子设备的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本专利技术的本文档来自技高网
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一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法和电子设备

【技术保护点】
1.一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,包括:伺服驱动器执行转矩控制,其中,向所述伺服电机的定子输入的电流为整定电流;检测所述伺服电机的转子的状态;当检测到所述转子出现转动时,根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符;根据所述整定电流的合成矢量的角度,计算出所述伺服电机的磁偏角。

【技术特征摘要】
1.一种伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,包括:伺服驱动器执行转矩控制,其中,向所述伺服电机的定子输入的电流为整定电流;检测所述伺服电机的转子的状态;当检测到所述转子出现转动时,根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符;根据所述整定电流的合成矢量的角度,计算出所述伺服电机的磁偏角。2.根据权利要求1所述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,在所述根据检测到的第一转动方向和第一角度调整所述整定电流的合成矢量的角度,直至所述整定电流的合成矢量的角度与所述转子的第一转动方向和第一角度相符之后,以及在所述根据整定电流的合成矢量的角度计算出所述伺服电机的磁偏角前,还包括:增大所述整定电流的合成矢量的幅值,检测所述转子的第二转动方向和第二角度;在所述根据整定电流的合成矢量的角度,计算出所述伺服电机的磁偏角中,具体为:根据所述整定电流的合成矢量的角度和所述第二转动方向和所述第二角度,计算出所述伺服电机的磁偏角。3.根据权利要求2所述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,所述增大整定电流的合成矢量的幅值,具体为:将所述整定电流的合成矢量的幅值增大为两倍。4.根据权利要求2所述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,所述检测伺服电机的转子的状态,具体为:利用与所述转子相连的编码器检测转子的所述第二转动方向和所述第二角度。5.根据权利要求1所述的伺服驱动器的磁偏角自整定方法,其特征在于,所述转子连接一编码器,在所述根据检测到的第一转动方向和第一角度调整...

【专利技术属性】
技术研发人员:丁信忠吴为严彩忠刘虎钟前进姜荣辉
申请(专利权)人:上海辛格林纳新时达电机有限公司
类型:发明
国别省市:上海,31

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