一种基于双电机驱动的高精度快速伺服控制方法技术

本发明专利技术公开了一种基于模型预测控制的双电机高精度快速伺服控制方法。以模型预测控制为基础，在有齿轮侧隙的双电机伺服全闭环控制系统中，采用分段控制方法，对高速运行和精确到位两段控制分别采用不同的协调控制方法。通引入协调电流i

【技术实现步骤摘要】
一种基于双电机驱动的高精度快速伺服控制方法


[0001]本专利技术属于伺服控制技术，具体为一种基于双电机驱动的高精度快速伺服控制方法。

技术介绍

[0002]由永磁电机与减速器等传动机构组成的电动伺服系统广泛应用于工业伺服和军工产品。由于减速器等机构存在传动间隙，负载端位置反馈与电机轴位置存在死区，在死区范围内，电机转矩无法有效传递到负载侧，这一方面会降低传动效率，更重要的是会导致伺服控制到位误差增大，甚至在伺服到位后产生抖动、摇晃等低品质表现，因此高品质控制具有重要意义。
[0003]当前科研人员研究的提高传动刚度方法可分为两类：1、基于单电机的驱动控制方法，通过内模控制、滑模控制等控制方法与模型观测器相结合补偿由于气隙造成的到位误差和扰动。2、基于双电机的驱动控制方法，通过制造两台电机驱动过程中的不平衡转矩主动消除传动间隙。其中，单电机控制方法需要大量包括控制器参数、模型参数等需要整定和测量的参数支持，实际使用中非常不便，且在变参数、变环境状态下的抗扰能力差。双电机方法可以实现主动消隙，然而，不平衡消隙会造成系统，一方面，消隙产生的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于双电机驱动的高精度快速伺服控制方法，其特征在于，具体步骤为：步骤1，通过位移指令与编码器测量所得负载位移反馈计算位移误差，位移误差经过比例环节生成电机速度环指令转速；步骤2，判断电机以及负载是否进入小误差带，判断方法为：若位移误差大于误差阈值，电机以及负载未进入小误差带；否则，进入小误差带；步骤3，速度环模型预测控制器根据速度环速度反馈与指令转速计算规划未来电机N个采样周期参考转速轨迹，通过模型预测算法预测未来电机K个采样周期的转速预测值，并建立基于参考转速与预测转速差值的损失函数，通过搜索损失函数极值计算电流参考值；步骤4，将参考电流与双电机转速作为扩展观测器输入，通过扩展观测器估计阻尼系数，输出参考电流；步骤5，根据参考电流确定协调电流，电流分配器通过控制协调电流控制双电机运行；步骤6，永磁同步电机电流控制器分别按照参考电流控制永磁电机1与永磁电机2电流，分别做i
d
＝0控制，i
d
是在dq轴坐标系下，电流的d轴电流，并把实测q轴电流反馈至速度环模型预测控制器。2.根据权利要求1所述的基于双电机驱动的高精度快速伺服控制方法，其特征在于，电流参考值的计算过程为：构建速度环模型预测控制器控制对象的运动方程，速度环模型预测控制器控制对象由两个电机和负载组成，运动方程具体为：式中，C
m
、C
L
代表摩擦系数，T
e1
、T
e2
表示电机产生的电动转矩，和分别表示两个电机以及负载的转速，和表示两个电机的加速度以及负载的加速度，J
m
代表电机的转动惯量，J
L
代表负载的转动惯量，T
L
表示负载转矩，T
s1
、T
s2
表示轴扭矩，ω1与ω2为双电机转速，ω
L
为速度环速度反馈，N
s
是电机端的传动比。当电机未进入小误差带，C
m
、C
L
为0，运动方程简化为：为：利用简化后的方程，构造出时间离散方程，利用时间离散方程预测运动状态：
式中，θ1(k)、θ2(k)、θ
L
(k)分别表示两个电机和负载在k时刻的位置，θ1(k+1)、θ2(k+1)、θ
L
(k+1)分别表示两个电机和负载在k+1时刻的位置。ω1(k)、ω2(k)、ω
L
(k)分别表示两个电机和负载在k时刻的转速，ω1(k+1)、ω2(k+1)、ω
L
(k+1)分别表示两个电机和负载在k+1时刻的转速；负载为轴扭矩之和T
s
＝T
s1
+T
s2
；T
e1
(k)、T
e2
(k)表示两个电机在k时刻的电动转矩，T
s1
(θ1(k))、T
s2
(θ2(k))表示两个电机在k时刻的轴扭矩；M
L
cosθ
L
(k)表示k时刻的负载；当电机进入小误差带之后，运动方程中引入阻尼系数...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈龙淼，孙乐，邹权，高鹏，
申请(专利权)人：南京理工大学，
类型：发明
国别省市：