[发明专利]直流电机速度微分反馈控制装置和方法

权利要求书

1.一种直流电机速度微分反馈控制装置，其特征是：所述装置由触摸屏、可编程控制器、数/模转换模块、功率驱动单元、伺服对象、光电编码器和高速计数器模块组成；所述伺服对象由直流电机串接机械负载组成，其中所述触摸屏的输出端依次串接可编程控制器、数/模转换模块、功率驱动单元后接直流电机的输入端，所述机械负载的输出端依次串接光电编码器、高速计数器模块后接可编程控制器的输入端。

2.一种如权利要求1所述的直流电机速度微分反馈控制装置的控制方法，其特征在于，控制步骤为：

（1）开始，对可编程控制器内部程序设置的积分器进行初始化，积分器清零；

（2）通过触摸屏输入速度数字量指令信号值；

（3）高速计数器模块采集由光电编码器传送过来的反馈脉冲信号并传输给可编程控制器；

（4）可编程控制器对反馈信号进行一次差分运算，得到一次差分运算结果；

（5）可编程控制器对一次差分运算结果进行二次差分运算，得到二次差分运算结果；

（6）可编程控制器对二次差分运算结果乘以二次差分系数得到二次差分乘积；

（7）可编程控制器对一次差分运算结果和二次差分乘积两者进行加法运算，得到加法运算结果；

（8）可编程控制器对输入速度数字量指令信号与加法运算结果取误差；

（9）可编程控制器对误差信号进行累加积分；

（10）可编程控制器将累加积分结果乘以积分系数得到积分乘积；

（11）数/模转换模块将积分乘积进行数/模转换得到模拟量控制信号，工作流程同时又返回到步骤（2）；

（12）数/模转换模块将模拟量控制信号输入到功率驱动单元进行信号放大后驱动直流电机以带动机械负载运动。

3.根据权利要求2所述的直流电机速度微分反馈控制装置的控制方法，其特征是：积分系数K_i和二次差分系数K_d根据下列给出的公式进行计算，作为其初始整定值：

Ki=B2J[1+lambertw(r0BeMmax-er0B)lambertw(r0BeMmax-er0B)]2;]]>

Kd=2JB[lambertw(r0BeMmax-er0B)1+lambertw(r0BeMmax-er0B)];]]>

式中：K_i为积分系数；K_d二次差分系数；J为伺服对象的等效惯量，B为伺服对象等效阻尼系数；M_max为功率驱动单元在线性范围内能够输出的最大电压；r_0,ml为线性范围内速度输入的最大值。