[发明专利]一种低速直驱式交流伺服系统的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种工业领域中的交流伺服系统，尤其是一种用于实现高精度位置控制的低速直驱式交流伺服系统的控制方法。

背景技术

交流伺服系统以稀土永磁同步电动机（PMSM）为驱动对象，交流伺服系统是制造业实现自动化和信息化的基础构件，多用于涉及轮廓轨迹跟踪控制的技术领域，其在低速运行状况下的工作性能是最重要的性能之一。常规的交流伺服系统须通过减速机构与机械负载相连。直接驱动交流伺服系统简称直驱式交流伺服系统，可以不使用减速机构，与机械负载直接耦合驱动，直接驱动的好处是显而易见的，由于省去了传动减速机构，可以实现更高的控制精度，更快的响应速度，更高的效率，更低的工作噪声等。

应用环境对直接驱动式交流伺服系统的性能有很高的要求，主要是低速运行时的转速和转矩性能，要求速度平稳，输出转矩接近额定值。

提高交流伺服系统的低速运行性能，从而满足直接驱动的要求，可以从两方面入手，第一是提高低速运行时的测速精度和带宽；第二是克服低速运行时的干摩擦死区、机械间隙等非线性因素的影响。

在通用的交流伺服系统中，一般采用增量式光电脉冲编码器作为反馈元件。从增量式光电脉冲编码器的输出信号来获取电动机的速度反馈信息，目前常用的测速方法有M法、T法和M/T法。

M法测速是在设定的采样周期T内记录反馈脉冲的个数m₁,由此求出电动机的转速n为

n=60m14×pf×T=Kω×m1---(1)]]>

式中

p_f——光电脉冲编码器的分辨率，数字4表示光电脉冲编码器输出信号经四倍频处理；

K_ω——与光电脉冲编码器分辨率和采样周期有关的速度反馈系数。

由于反馈脉冲数m₁是与电动机的转速成正比的，当电动机低速运行时，在采样周期内能记录的反馈脉冲个数m₁较少，此时M法测速精度较差。

T法测速是通过测量光电脉冲编码器输出信号的周期T_f来推算电动机的转速，只要计取在一个光电脉冲周期T_f内的高频脉冲个数m₂，就可测量出光电脉冲周期T_f的长度，从而测得电动机转速。电动机转速n为

n=60f4×pf×m2=Kωm2---(2)]]>

式中

f——高频脉冲的频率；

p_f——光电脉冲编码器的分辨率,数字4表示光电脉冲编码器输出信号经四倍频处理；

K_ω——与光电脉冲编码器分辨率和高频脉冲频率有关的速度反馈系数。