空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法、设备、介质技术

本发明专利技术公开了一种空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法、设备、介质，该方法包括采集空心杯无刷直流电机驱动电路中三相电流以及电角度；根据所述三相电流以及电角度，按照相应电机转子区间的预测模型计算电机电磁转矩；在电机导通期间按照相应电机转子区间的第一占空比调制模型计算开关管占空比，根据计算的开关管占空比对电机转子区间内导通的逆变器开关管进行调制，进而对电机转矩进行预测控制；在电机换相期间按照相应电机转子区间的第二占空比调制模型计算开关管占空比，进而对电机转矩进行预测控制。该方法可以在不改变电路拓扑的前提下，完成空心杯无刷直流电机的具有快速动态响应的平均转矩控制。速动态响应的平均转矩控制。速动态响应的平均转矩控制。

【技术实现步骤摘要】
空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法、设备、介质


[0001]本专利技术涉及空心杯无刷直流电机控制
，特别涉及一种空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法。

技术介绍

[0002]微创手术造成的创伤小，病人伤口恢复时间短，不仅可以减小手术病人的痛苦，而且可以降低其手术开销。随着机器人、传感器等关键技术的发展，医疗手术机器人被开发出用来替代医生的手，直接为病人操刀。医疗手术机器人多采用主从式，采用这种结构可以突破地理的限制，医生利用主操手可以远程控制从端手术器械为病人完成手术。为了减轻医生在微创手术中的负担，主操手关节处安装有伺服电机，利用伺服电机输出的电磁转矩可以实现主操手机构的自平衡。空心杯电机不同于传统的电机，由于其绕组不缠绕在铁芯上，电机输出的转矩不仅具有快速的动态响应，而且没有齿槽转矩和铁芯涡流损耗，是作为精密医疗机器人主操手关节电机的理想选择。
[0003]以具有正弦波反电动势的Maxon EC16空心杯无刷直流电机为例，其电枢绕组的相电感为29.5μH，相电阻为0.2845Ω，电机的电气时间常数为103.7μs。为了对小电气时本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法，其特征在于，包括如下步骤：采集空心杯无刷直流电机驱动电路中三相电流以及电角度；根据所述三相电流以及电角度，按照相应电机转子区间的预测模型计算电机电磁转矩；在电机导通期间按照相应电机转子区间的第一占空比调制模型计算开关管占空比，根据计算的开关管占空比对所述电机转子区间内导通的逆变器开关管进行调制，进而对电机转矩进行预测控制；在电机换相期间按照相应电机转子区间的第二占空比调制模型计算开关管占空比，根据计算的开关管占空比对所述电机转子区间内导通的逆变器开关管进行调制，进而对电机转矩进行预测控制。2.如权利要求1所述的空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法，其特征在于，在电机导通期间且电机转子区间位于第一扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计算采样k+1时刻开关管占空比D(k+1)：或者在电机导通期间且电机转子区间位于第二扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机导通期间且电机转子区间位于第三扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机导通期间且电机转子区间位于第四扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机导通期间且电机转子区间位于第五扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机导通期间且电机转子区间位于第六扇区时，采用如下的第一占空比调制模型计
算开关管占空比:其中L
e
为电机相电感，ψ为电机的磁链，θ为在k时刻电机的电角度，e
A
和e
B
分别为在k时刻电机A相和B相反电动势，U
dc
为母线电压，T
s
为采样周期,T
ref
为电机的给定转矩，T
e
为在k时刻电机的电磁转矩。3.如权利要求1所述的空心杯无刷直流电机转矩预测控制方法，其特征在于，在电机换相期间且电机转子区间位于第一扇区时，采用如下的占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机换相期间且电机转子区间位于第二扇区时，采用如下的第二占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机换相期间且电机转子区间位于第三扇区时，采用如下的第二占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机换相期间且电机转子区间位于第四扇区时，采用如下的第二占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机换相期间且电机转子区间位于第五扇区时，采用如下的第二占空比调制模型计算开关管占空比：或者在电机换相期间且电机转子区间位于第六扇区时，采用如下的第二占空比调制模型计算开关管占空比：其中e
A
、e

【专利技术属性】
技术研发人员：朱昊天，王留民，马俊，唐旭东，张锐，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：