【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种伺服电机转速控制器，尤其是涉及一种使用于伺服电机转速控制器中的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器。
技术介绍
1、伺服电机转速控制器通常被应用于自动化设备中，如机床设备控制、无人机、无人船和新能源汽车等场合中。而这些自动化设备在复杂机械结构的运动控制中，最基本的控制单元是采用伺服电机转速控制器执行对伺服电机的旋转运动控制。由于伺服电机本身存在像齿槽力、磁极磁场非均匀性分布和机械摩擦力等等因素，因而在伺服电机旋转运动时，存在电机转子位置域上周期性误差的干扰，而这也影响到了伺服电机转速控制器对其的控制精度，最终影响到产品的控制精度与稳定性。
技术实现思路
1、本专利技术为解决现有伺服电机转速控制器存在着转速控制中周期性误差，导致控制精度不够，最终影响到产品的控制精度与稳定性等现状而提供的一种可补偿伺服电机运动过程中存在的和伺服电机转子角度相关的周期性扰动，提高转速控制的精度的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器。
2、本专利技术为解决上述技术问题所采用的具体技术方案为：一种克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：采用控制器c1(z)和受控对象电机p1(z)构成伺服控制内层电流环，再由速度调节器c2(z)构成典型的速度环反馈控制，谐波补偿器将测得的转速误差和当时的转子角度映射到角位置域上角速度误差，在角位置域上获得谐波分量预估，以此通过自适应调节器获得对应谐波补偿分量的幅值。可补偿伺服电机运动过程中存在的和伺服电机转
3、优选的，所述的lth谐波补偿器依次采用如下控制算法步骤：
4、f1.角位置域离散化；
5、f2.时间域映射角位置域；
6、f3.角位置域上谐波分量计算；
7、f4.角位置域上平均；
8、f5.参数自适应调整；
9、f6.计算kth采样时刻谐波补偿量；
10、f7.lth谐波补偿器参数自适应增益gl设计；
11、上述f7步骤得到的设计结果输入至上述f5步骤中进行参数自适应调整。
12、优选的，上述f1步骤中，谐波补偿算法在θ域上离散实现，θ域(0-2π)离散成n等分，间隔为因此角位置域上电机角速度误差的基波周期为n。n的取值大小取决于要补偿的最高次谐波次数以及一个周期内分辨率。例如要补偿最高32次谐波，谐波一个周期需8个点的分辨率，则n取256，θ为电机转子角位置域，π为圆周率。
13、优选的，上述f2步骤中，在kth采样时刻获得θ(k)、ω(k)和ωe(k)，通过以下算式完成时间域到角位置域映射，
14、
15、ωe(n)＝ωe(k)；
16、其中round()表示取整，n是电机转子角位置域坐标；n为电机转子角位置域细分点数，取值≥256，ωe(n)为转子角位置域上电机角速度误差，在kth采样时刻ωe(n)＝ωe(k)。
17、优选的，上述f3步骤中，角位置域上谐波分量计算式采用为：
18、
19、
20、假设在没有谐波补偿器时uc到ωe的传递函数是pe(z)，则
21、(j表示虚数)；
22、其中ts是控制节拍，n是电机转子角位置域坐标，n为电机转子角位置域细分点数，取值≥256，传递函数pe(z)在谐波频率点lω的相位；为在kth采样时刻角速度误差在角位置域中的lth谐波sine分量幅值更新，为在kth采样时刻角速度误差在角位置域中的lth谐波cosine分量幅值更新，ωe(n)为电机转子角位置域上电机角速度误差，在kth采样时刻ωe(n)＝ωe(k)，为lth谐波相位补偿值，n是电机转子角位置域坐标，p1(z):电流环控制对象。
23、优选的，上述f4步骤中，角位置域上平均采用的计算式为：
24、
25、
26、其中为角位置域的lth谐波补偿sine分量幅度，为角位置域的lth谐波补偿cosine分量幅度，n为电机转子角位置域细分点数，取值≥256。
27、优选的，上述f5步骤中，在角位置域上平均得到转速误差中的谐波分量，以此调整更新谐波补偿的幅值如下：
28、
29、
30、其中i为更新次数,gl是自适应调整增益。为角位置域的lth谐波补偿sine分量幅度，为角位置域的lth谐波补偿cosine分量幅度，上面参数的更新节拍是电机转过一圈所需的时间，电机转速越快，更新节拍越短，因此当电机转速变化时，自适应调整在时域上是一个时变控制系统。
31、优选的，上述f6步骤中，计算kth采样时刻谐波补偿量采用的计算式为：
32、
33、其中ul为lth谐波补偿器的补偿输出，为角位置域的lth谐波补偿sine分量幅度，为角位置域的lth谐波补偿cosine分量幅度，n为电机转子角位置域细分点数，取值≥256。
34、本专利技术的有益效果是：可以补偿伺服电机运动过程中存在的和伺服电机转子角度相关的周期性扰动，提高转速控制的精度。本专利技术申请主要创新点及优点包括：(1)把时域上周期性扰动转换为电机转子角度位置域上的周期性扰动；(2)在电机转子角度位置域上实现自适应补偿控制器来补偿周期性扰动，从而保证补偿控制算法在不同电机转速下通过自适应调整都能有效的补偿周期性扰动(3)可以选择周期性扰动的主要的多个谐波分量进行补偿。(4)在自适应参数调整中通过参数在转子角度位置域上的平均提高算法的鲁棒性，当选择补偿扰动中多个主要谐波分量时不影响整个控制系统的稳定性。本专利技术是在矢量控制技术上设计一种自适应的重复学习补偿控制器来克服伺服电机转速控制中的周期性误差，实现转速的高精度控制。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：采用控制器C1(z)和受控对象电机P1(z)构成伺服控制内层电流环，再由速度调节器C2(z)构成典型的速度环反馈控制，谐波补偿器将测得的转速误差和当时的转子角度映射到角位置域上角速度误差，在角位置域上获得谐波分量预估，以此通过自适应调节器获得对应谐波补偿分量的幅值。
2.按照权利要求1所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：所述的lth谐波补偿器依次采用如下控制算法步骤：
3.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F1步骤中，谐波补偿算法在θ域上离散实现，θ域(0-2π)离散成N等分，间隔为因此角位置域上电机角速度误差的基波周期为N；N的取值大小取决于要补偿的最高次谐波次数以及一个周期内分辨率；例如要补偿最高32次谐波，谐波一个周期需8个点的分辨率，则N取256，θ为电机转子角位置域，π为圆周率。
4.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F2步骤中，在kth采
5.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F3步骤中，角位置域上谐波分量计算式采用为：
6.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F4步骤中，角位置域上平均采用的计算式为：
7.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F5步骤中，在角位置域上平均得到转速误差中的谐波分量，以此调整更新谐波补偿的幅值如下：
8.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述F6步骤中，计算kth采样时刻谐波补偿量采用的计算式为：
...【技术特征摘要】
1.一种克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：采用控制器c1(z)和受控对象电机p1(z)构成伺服控制内层电流环，再由速度调节器c2(z)构成典型的速度环反馈控制，谐波补偿器将测得的转速误差和当时的转子角度映射到角位置域上角速度误差，在角位置域上获得谐波分量预估，以此通过自适应调节器获得对应谐波补偿分量的幅值。
2.按照权利要求1所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：所述的lth谐波补偿器依次采用如下控制算法步骤：
3.按照权利要求2所述的克服伺服电机转速控制中周期性误差的自适应控制器，其特征在于：上述f1步骤中，谐波补偿算法在θ域上离散实现，θ域(0-2π)离散成n等分，间隔为因此角位置域上电机角速度误差的基波周期为n；n的取值大小取决于要补偿的最高次谐波次数以及一个周期内分辨率；例如要补偿最高32次谐波，谐波一个周期需8个点的分辨率，则n取256，θ为电机转子角位置域...
【专利技术属性】
技术研发人员：吴晓峰，张敬良，王杨锋，
申请(专利权)人：浙江联宜电机有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。