一种伺服系统电角度补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种伺服系统电角度补偿方法，其特征在于，包括的步骤如下，步骤一：获取电机机械旋转速度，电机机械旋转速度可由电机端编码器计算得到，电机机械旋转的速度为V1，步骤二：由于电机机械旋转会存在速度波动，为了更平滑的补偿电角度，所以机械旋转速度V1，需经过一个低通滤波器处理后得到平滑后的电机机械旋转速度V2获取延迟时间t1，本伺服系统中伺服驱动器采用STM32+FPGA结构。本发明专利技术在原有伺服系统上，仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加，在“FPGA向电机编码器发送读取机械角度信号”时，FPGA开始计时，在“STM32读取FPGA收到的机械角度(编码器值)”时，FPGA计时完成，由此完成了t1时间的测量。成了t1时间的测量。成了t1时间的测量。

【技术实现步骤摘要】
一种伺服系统电角度补偿方法


[0001]本专利技术涉及伺服系统电角度补偿
，具体为一种伺服系统电角度补偿方法。

技术介绍

[0002]工业机器人和数控机床等行业，大量使用交流伺服系统，交流伺服系统包括交流伺服驱动器和交流伺服电机，交流伺服驱动器使用矢量控制的方式驱动交流伺服电机，矢量控制的基础就是需要知道交流伺服电机转子的电角度。
[0003]转子电角度等于机械角度乘以电机极对数(P)，机械角度由安装在电机端的编码器得到，但由于编码器值采用串行协议传输，更新速率慢，导致机械角度会有一定的延迟，而且电机转速越高，电角度延迟就会越大。电角度延迟的大小，影响着矢量控制的性能；过大的电角度延迟甚至会出现失控的情况。
[0004]由此，电角度的延迟需要补偿，延迟的电角度即为补偿的电角度。
[0005]现有的伺服系统电角度补偿存在的缺陷是：
[0006]专利文件CN110798113A公开了一种永磁同步电机相位补偿器，“含有一个转速指令限幅器、一个一阶惯性环节、一个映射函数、一个位置传感器和一个加法器。对于电机频繁加减速的运行工况，传统的电机相位控制与校正方法存在滞后问题，本专利技术提出了一种永磁同步电机相位前馈补偿方案，利用电机的特征模型估计电机在控制指令作用下的转速变化，根据离线测量的电机转速与相位滞后角的对应关系和转速估计值可得到电机当前所需的相位补偿角，将其与电机当前的电角度求和作为电机控制器中Park逆变换的坐标变换参数，可快速补偿电机加减速过程中的相位滞后问题，简单实用，且不会影响系统稳定性”；
[0007]专利文件CN104270042A公开了一种伺服电机编码器偏移角度自动学习方法，“包括如下步骤：首先，设置电角度θe从0
°
开始以第一固定时间为间隔依次递增并实时检测Z信号是否出现，所述电角度θe每次的递增量Δθe＝90
°
；接着，在所述Z信号出现时判断电机转速，并在所述电机转速在10rpm以下时延迟第二固定时间后设置电角度θe为30
°
；最后，延迟第三固定时间后，获取当前的电角度值，并根据所述当前的电角度值计算获得Z信号偏移角度值。本专利技术还提供了一种自动学习系统，该系统包括电角度给定模块和Z信号判断模块。本专利技术可在编码器安装偏移角未知的情况下自动完成编码器偏移角辨识功能，具有操作简单、辨识结果精度高、时间短、适用性强等优点”；
[0008]3、专利文件CN108631678A公开了一种永磁同步电机矢量控制死区补偿方法及系统，“包括：1)对三相电流的采集以及对应坐标的变换、滤波以及坐标反变换；2)通过电机自带的编码器，检测出当前采样周期的电角度，并根据对应时间间隔的电角度变化，计算出对应的电角速度，进而计算出电角加速度，并进行低通滤波处理后，用于预测下一个采样周期的电角度；3)通过对比当前电角度和下一个周期的预测电角度以及三相电流在当前采样周期的电流值是否小于设定阀值，进而判断出当前是否是死区补偿时间；4)根据判断的电流过零点时的死区补偿时间以及电流大小，实施对应电压的补偿。本专利技术克服由于过量计算
和采样滞后造成的死区补偿失败，实现电机具有实时性的高性能控制”，综上所述现有的装置电流采集没有同步控制效果不好，现有的装置需要增加设备成本，因此需要仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加，和与电流采集，做到了同步，可使矢量控制效果更好的设备。

技术实现思路

[0009]本专利技术的目的在于提供一种伺服系统电角度补偿方法，以解决上述
技术介绍
中提出的不会造成设备成本的增加，和与电流采集，做到了同步，可使矢量控制效果更好和仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加的问题。
[0010]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种伺服系统电角度补偿方法，其特征在于，包括的步骤如下：
[0011]步骤一：获取电机机械旋转速度，电机机械旋转速度可由电机端编码器计算得到，电机机械旋转的速度为V1；
[0012]步骤二：由于电机机械旋转会存在速度波动，为了更平滑的补偿电角度，所以机械旋转速度V1，需经过一个低通滤波器处理后，得到平滑后的电机机械旋转速度V2。
[0013]优选的，步骤三：获取延迟时间t1，本伺服系统中伺服驱动器采用STM32+FPGA结构，读取电机编码器值时，首先由STM32对FPGA发送一个开始读编码器信号，FPGA收到此信号后，再向电机编码器发送读取机械角度信号，经过一段时间后，编码器回传机械角度(编码器值)给FPGA，在下一个控制后期开始时，STM32读取FPGA收到的机械角度(编码器值)。
[0014]优选的，步骤四：平滑后的机械旋转速度(V2)，乘以延迟时间(t1),得到延迟的机械角度，然后延迟的机械角度乘以电机极对数(P)，即得到延迟的电角度，此延迟的电角度即为需要补偿的电角度。
[0015]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0016]1.本专利技术在原有伺服系统上，仅靠修改伺服驱动器的软件即可完成对电角度的补偿，不会造成设备成本的增加，在“FPGA向电机编码器发送读取机械角度信号”时，FPGA开始计时，在“STM32读取FPGA收到的机械角度(编码器值)”时，FPGA计时完成，由此完成了t1时间的测量；
[0017]2.本专利技术补偿后的电角度，与电流采集，做到了同步，可使矢量控制效果更好，对编码器发出读取机械角度(位置)信号的点为A点，但实际却经过t1时间的延迟后，在B点处才能真正的获取机械角度(位置)。且矢量控制电流采样，也在B点开始电流采样，只有补偿了t1时间的延迟电角度后，矢量控制中的电流、电角度才是同步的。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的编码器读取示意图；
[0019]图2为本专利技术的伺服系统结构示意图；
[0020]图3为本专利技术的读取机械角度(编码器值)流程图；
[0021]图4为本专利技术的流程图。
具体实施方式
[0022]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。
[0023]在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0024]在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种伺服系统电角度补偿方法，其特征在于，包括的步骤如下：步骤一：获取电机机械旋转速度，电机机械旋转速度可由电机端编码器计算得到，电机机械旋转的速度为V1；步骤二：由于电机机械旋转会存在速度波动，为了更平滑的补偿电角度，所以机械旋转速度V1，需经过一个低通滤波器处理后，得到平滑后的电机机械旋转速度V2。2.根据权利要求1所述的一种伺服系统电角度补偿方法，其特征在于：步骤三：获取延迟时间t1，本伺服系统中伺服驱动器采用STM32+FPGA结构，读取电机编码器值时，首先由STM3...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏亮，曹祥，王旭丽，郑登华，王贤福，
申请(专利权)人：重庆智能机器人研究院，
类型：发明
国别省市：