一种闭环步进电机动态解耦的控制方法、系统及存储介质技术方案

本发明专利技术涉及电机控制技术领域，具体涉及一种闭环步进电机动态解耦的控制方法、系统及存储介质，该控制方法包括，分别获取q轴当前修正电压Uq_Ctr、d轴当前修正电压Ud_Ctr；根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴补偿电压Ud；根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴补偿电压Uq；以Uq_Ctr与Uq之和作为q轴的实际修正电压Uq*；以Ud_Ctr与Ud之和作为d轴的实际修正电压Ud*；将q轴的实际修正电压Uq*和d轴的实际修正电压Ud*进行反park变换得到电压值，根据电压值的占空比生成PWM波控制步进电机转动。本发明专利技术能够实现励磁电流分量与转矩电流分量的动态解耦，提高步进电机的动态性能。电机的动态性能。电机的动态性能。

【技术实现步骤摘要】
一种闭环步进电机动态解耦的控制方法、系统及存储介质


[0001]本专利技术涉及电机控制
，具体涉及一种闭环步进电机动态解耦的控制方法、系统及存储介质。

技术介绍

[0002]传统步进电机一般仅采用开环控制，为了提高步进电机的输出转矩和转速，在开环步进电机的基础上增加了速度和位置检测形成闭环控制。闭环步进电机电流闭环中利用坐标变换将电流分解为励磁电流分量（d轴电流）和转矩电流分量（q轴电流）分别加以控制，实现了步进电机电流励磁电流分量与转矩电流分量的解耦，但是这种方法只实现了两种电流分量的静态解耦，两者之间仍存在动态耦合关系。特别是在非常高的加减速过渡过程中，速度、位置对电流的耦合影响加剧，使转矩产生瞬时畸变，影响其动态性能。

技术实现思路

[0003]为了解决磁励电流分量和转矩电流分量之间存在动态耦合的技术问题，本专利技术提供了一种闭环步进电机动态解耦的控制方法以实现磁励电流分量和转矩电流分量之间的动态解耦，另外还提供了一种闭环步进电机的控制系统及存储介质，其具体技术方案如下。
[0004]一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，包括如下步骤：根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr；根据d轴反馈电流Id_fdk获取d轴当前修正电压Ud_Ctr；根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud；根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq；以q轴当前修正电压Uq_Ctr与第二补偿电压Uq之和作为q轴的实际修正电压Uq*；以d轴的当前修正电压Ud_Ctr与第一补偿电压Ud之和作为d轴的实际修正电压Ud*；将q轴的实际修正电压Uq*和d轴的实际修正电压Ud*进行反park变换得到电压值，根据电压值的占空比生成PWM波控制步进电机转动。
[0005]进一步的，所述根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud包括：获取步进电机的固定常数P；获取速度环中编码器检测的速度反馈值Spd_fdk；获取步进电机的电感值L；将步进电机两项正交电流进行Park变换后得到q轴反馈电流Iq_fdk；计算第一补偿电压Ud，Ud=
‑
p*Spd_fbk*L*Iq_fdk。
[0006]进一步的，所述根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq包括：获取步进电机的固定常数P；获取速度环中编码器检测的速度反馈值Spd_fdk；获取步进电机的电感值L；将步进电机两项正交电流进行Park变换后得到d轴反馈电流Id_fdk；
获取磁链ψf；计算第二补偿电压Uq，Uq= p*Spd_fdk*L*Id_fdk + p*Spd_fdk*ψf。
[0007]进一步的，所述根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr包括：获取位置环中的给定位置Pos_ref、编码器检测的反馈位置Pos_fdk；将给定位置Pos_ref与反馈位置Pos_fdk作差后经过位置环比例控制器得到位置环控制量Pos_Ctr；获取速度环中的给定速度Spd_ref、编码器检测的反馈速度Spd_fdk；将给定速度Spd_ref乘以系数K1再加上位置环控制量Pos_Ctr后，与反馈速度Spd_fdk做差再经过速度环比例积分控制器得到速度环控制量Spd_Ctr；将速度环中的给定速度Spd_ref与编码器检测的反馈速度Spd_fdk作差后乘以系数K2，再与速度环控制量Spd_Ctr相加得到q轴给定电流Iq_ref；将q轴给定电流Iq_ref与q轴反馈电流作差后经过电流环比例积分控制器得到q轴当前修正电压Uq_Ctr。
[0008]进一步的，所述根据d轴反馈电流Id_fdk获取d轴当前修正电压Ud_Ctr包括：获取d轴给定电流Id_ref；将d轴给定电流Id_ref与d轴反馈电流Id_fdk作差后经过电流环比例积分控制器得到d轴当前修正电压Ud_Ctr。
[0009]进一步的，park变换与反park变化的电角度θ_Ctr的获取过程包括：获取编码器检测的反馈位置电角度θ；计算电角度θ_Ctr，θ_Ctr=θ+Spd_fdk*K3+φ，K3为系数，φ为角度补偿值。
[0010]一种闭环步进电机的控制系统，包括：q轴修正电压获取模块，被配置为根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr；d轴修正电压获取模块，被配置为根据d轴反馈电流Id_fdk获取d轴当前修正电压Ud_Ctr；d轴补偿电压获取模块，被配置为根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud；q轴补偿电压获取模块，被配置为根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq；补偿模块，被配置为以q轴当前修正电压Uq_Ctr与第二补偿电压Uq之和作为q轴的实际修正电压Uq*；以d轴的当前修正电压Ud_Ctr与第一补偿电压Ud之和作为d轴的实际修正电压Ud*；控制模块，被配置为将q轴的实际修正电压Uq*和d轴的实际修正电压Ud*进行反park变换得到电压值，根据电压值的占空比生成PWM波控制步进电机转动。
[0011]一种存储介质，所述存储介质上存储有计算机程序指令，所述计算机程序指令被计算机读取并运行时，执行上述任一项所述的闭环步进电机的控制方法的步骤。
[0012]有益效果：本专利技术所提供的一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，根据q轴反馈电流计算获取适当的d轴的第一补偿电压Ud，根据d轴反馈电流计算获取适当的q轴的第二补偿电压Uq，分别利用第一补偿电压和第二补偿电压对d轴电压和q轴电压进行动态补偿，实现励磁电流分量与转矩电流分量的动态解耦，提高步进电机的动态性能，增大步进电机高速时的转矩和平稳性。
附图说明
[0013]图1为本专利技术控制方法的流程框图；图2为本专利技术步进电机动态解耦的示意图；图3为本专利技术控制系统的示意图。
具体实施方式
[0014]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、完整地说明，显然，所描述的实施例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取的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0015]实施例1本实施例提供了一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，分别对q轴和d轴的电压进行适当的补偿，实现电流环控制过程中的动态解耦，其具体包括如下步骤：S101、根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr；S102、根据d轴反馈电流Id_fdk获取d轴当前修正电压Ud_Ctr；S103、根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud；S104、根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq；S105、以q轴当前修正电压Uq_Ctr与第二补偿电压Uq之和作为q轴的实际修正电压Uq*；以d轴的当前修正电压Ud_Ctr与第一补偿电压Ud之和作为d轴的实际修正电压Ud*；S106、将q轴的实际修正电压Uq*和d轴的实际修正电压Ud*进行反park变换得到电压值，根据本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr；根据d轴反馈电流Id_fdk获取d轴当前修正电压Ud_Ctr；根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud；根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq；以q轴当前修正电压Uq_Ctr与第二补偿电压Uq之和作为q轴的实际修正电压Uq*；以d轴的当前修正电压Ud_Ctr与第一补偿电压Ud之和作为d轴的实际修正电压Ud*；将q轴的实际修正电压Uq*和d轴的实际修正电压Ud*进行反park变换得到电压值，根据电压值的占空比生成PWM波控制步进电机转动。2.根据权利要求1所述的一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，其特征在于，所述根据q轴反馈电流Iq_fdk获取d轴的第一补偿电压Ud包括：获取步进电机的固定常数P；获取速度环中编码器检测的速度反馈值Spd_fdk；获取步进电机的电感值L；将步进电机两项正交电流进行Park变换后得到q轴反馈电流Iq_fdk；计算第一补偿电压Ud，Ud=
‑
p*Spd_fbk*L*Iq_fdk。3.根据权利要求2所述的一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，其特征在于，所述根据d轴反馈电流Id_fdk获取q轴的第二补偿电压Uq包括：获取步进电机的固定常数P；获取速度环中编码器检测的速度反馈值Spd_fdk；获取步进电机的电感值L；将步进电机两项正交电流进行Park变换后得到d轴反馈电流Id_fdk；获取磁链ψf；计算第二补偿电压Uq，Uq= p*Spd_fdk*L*Id_fdk + p*Spd_fdk*ψf。4.根据权利要求3所述的一种闭环步进电机动态解耦的控制方法，其特征在于，所述根据q轴反馈电流Iq_fdk获取q轴当前修正电压Uq_Ctr包括：获取位置环中的给定位置Pos_ref、编码器检测的反馈位置Pos_fdk；将给定位置Pos_ref与反馈位置Pos_fdk作差后经过位置环比例控制器得到位置环控制量Pos_Ctr；获取速度环中的给定速度Spd_ref、编码器检测的反馈速度Spd_fdk；将给定速度Spd_ref乘以系数K1再加上位置环控制量Po...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗清伟，李信锋，
申请(专利权)人：深圳市杰美康机电有限公司，
类型：发明
国别省市：