一种动态响应伺服系统控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种动态响应伺服系统控制系统，包括速度环、电流环和放大器，所述速度环、电流环和放大器依次串联，所述放大器与电流环之间通过电流反馈电路连接，对电机电流进行闭环控制，速度环的输出为电机q轴电流的给定，电流环的输出为三相电压参考，放大器对三相电压参考进行放大，实现电机的驱动，本发明专利技术的电流环采用解耦算法，分别对电机转轴角度和d、q轴电压进行补偿，从而抑制相电流的有效值，实现高动态响应伺服系统的控制。

A control system of dynamic response servo system

【技术实现步骤摘要】
一种动态响应伺服系统控制系统
本专利技术涉及伺服系统控制
，具体为一种动态响应伺服系统控制系统。
技术介绍
目前，飞机对伺服系统的动态性要求不断提高，并且伺服系统在运行过程中存在负载变化剧烈的工况，并且伺服系统中电机的极对数越来越高，由于d、q轴之间的耦合和控制的延迟，这些因素会引起d轴电流的失控，从而导致侗服系统中电机相电流有效值的增加。因此，为了抑制相电流的有效值以适应机载苛刻体积要求下驱动模块的有限容量，电流环除了需具备较高的控制频率外，还需设计d、q轴的解偶方法和角度补偿方法，从而实现高动态响应伺服系统的控制。
技术实现思路
（一）解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种动态响应伺服系统控制系统，解决了伺服系统在高动态控制时由于d、q轴之间的耦合和控制的延迟引起的d轴电流失控问题。（二）技术方案为实现上述目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：包括速度环、电流环和放大器，所述速度环、电流环和放大器依次串联，所述放大器与电流环之间通过电流反馈电路连接，对电机电流进行闭环控制，速度环的输出为电机q轴电流的给定，电流环的输出为三相电压参考，放大器对三相电压参考进行放大，实现电机的驱动。优选的，所述速度环包括一路PI控制器，根据速度给定、速度反馈和速度补偿实现速度闭环，速度环的输出为电机q轴电流的给定。优选的，所述电流环包括两路PI控制器，分别计算d、q轴的参考电压Ud和Uq，所述电流环PI控制器的输出限幅为0.577倍的实时母线电压。优选的，所述电流环还包括两组采样装置，分别对电机转速w和电机转子角度的离散量进行取样，通过对所采样数据的补偿计算计算补偿后的电机转子角度位置。优选的，所述电流环还包括滤波器，所述滤波器为采用4滑窗的平均滤波器。（三）有益效果本专利技术具备以下有益效果：本专利技术的电流环采用解耦算法，分别对电机转轴角度和d、q轴电压进行补偿，能够有效的针对伺服系统在高动态控制时由于d、q轴之间的耦合和控制的延迟引起的d轴电流失控，从而抑制相电流的有效值的增加，实现高动态响应伺服系统的控制。附图说明图1为本专利技术总体控制框图；图2为本专利技术电流环的电压补偿控制框图；图3为本专利技术电流环的角度补偿控制框图；图中：Id为d轴电流给定，Iq为q轴电流给定，Idf为d轴电流反馈，Iqf为q轴电流反馈，Ud为d轴电压参考，Uq为q轴电压参考，Uds为d轴输出电压，Uqs为q轴输出电压，Ud*为d轴电压补偿，Uq*为q轴电压补偿。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1-3所示，包括速度环、电流环和放大器，所述速度环、电流环和放大器依次串联，所述放大器与电流环之间通过电流反馈电路连接，对电机电流进行闭环控制，速度环的输出为电机q轴电流的给定，电流环的输出为三相电压参考，放大器对三相电压参考进行放大，实现电机的驱动。具体来说，速度环基于一路经典的PI控制器，根据速度给定、速度反馈和速度补偿实现速度闭环，速度环的输出为电机q轴电流的给定。具体来说，电流环基于两路经典的PI控制器和d轴电流=0的控制方法，根据q轴电流给定和电流反馈实现电机的电流闭环控制，从而达到控制电机转矩的目的。角度补偿的方法如图3所示，角度补偿根据伺服系统运行延时进行计算，具体为：电流环的控制和电机转子角度的采样为离散量，离散的控制和数据采集会造成d轴电流的失控，根据矢量算法的时间为(X)us,信号传输的延迟时间为(X)us,得到控制器的总延迟时间为(X.+X)us，因此，补偿的转子角度=电机的转速(弧度/s)*电机的极对数*(控制周期+总延迟时间)/2；通过电流环的三相电流经过CLARK变换后在与补偿后转子角度经过PARK变换后产生d、q轴电流Id和Iq，由于d、q轴电流具有直流特点，采用4滑窗的平均滤波器得到反馈电流Idf和Iqf。d、q轴的电压补偿如图2所示，是将电流环PI控制器计算出来的Ud和Uq电压，加上补偿电压Ud*和Uq*电压，从而产生实际输出电压Uds和Uqs，其中，Ud*=-wLIq，Uq*=-wLId+w，w为电机转速，L为电枢绕组电。电机的负载特性变化复杂，为了减小d轴电流分量，在算法上采用d、q轴解耦的方法，对耦合分量进行补偿，见图2所示，Ud*和Uq*与电机的参数和工况密切相关，在何服系统中电机高动态运行时，电机的参数会随着工况而变化，该方法先根据电机的仿真数据，得到离散的随电流变化的电机参数点，再采用曲线拟合的方法，得到连续的随电流变化的电机参数曲线，最后基于电机的电流和该拟合曲线，找出该电流下电机的参数，从而实现d.q轴电压的补偿。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种动态响应伺服系统控制系统，其特征在于：包括速度环、电流环和放大器，所述速度环、电流环和放大器依次串联，所述放大器与电流环之间通过电流反馈电路连接，对电机电流进行闭环控制，速度环的输出为电机q轴电流的给定，电流环的输出为三相电压参考，放大器对三相电压参考进行放大，实现电机的驱动。/n

【技术特征摘要】
1.一种动态响应伺服系统控制系统，其特征在于：包括速度环、电流环和放大器，所述速度环、电流环和放大器依次串联，所述放大器与电流环之间通过电流反馈电路连接，对电机电流进行闭环控制，速度环的输出为电机q轴电流的给定，电流环的输出为三相电压参考，放大器对三相电压参考进行放大，实现电机的驱动。


2.根据权利要求1所述的一种动态响应伺服系统控制系统，其特征在于：所述速度环包括一路PI控制器，根据速度给定、速度反馈和速度补偿实现速度闭环，速度环的输出为电机q轴电流的给定。


3.根据权利要求1所述的一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：何鑫，张巽，刘兴林，
申请(专利权)人：贵阳航空电机有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52