[发明专利]一种直流无刷电机位置伺服控制器

说明书

技术领域

本发明涉及一种对直流无刷电机进行位置伺服的控制器，尤其进行PWMBDCM的位置伺服。

背景技术

伺服控制技术是自动化学科中与产业部门联系最紧密，服务最广泛的一个分支。世界上第一个伺服系统由美国麻省理工学院辐射实验室林肯实验室的前身于1994年研制成功，这就是火炮跟踪目标的伺服系统。这种早期伺服系统都是采用交磁电机扩大机——直流电动机式的驱动方式。这种系统由于交磁电机扩大机的频响差，电动转动部分的转动惯量以及电气时间常数都比较大，因此，响应比较慢。

伺服系统隶属于自动控制的一个组成部分，早先是以经典的频率法进行分析和设计的。它是以传递函数、拉普拉斯变换和麦奎斯特稳定理论为基础的。50年代发展了根轨迹法，这种方法是根据闭环传递函数的特征方程的根在复平面上的分布，以及开环传递函数的零点和极点情况来判断增益对系统稳定性、动态特性、带宽等重要指标的影响进行补偿器的设计。这些方法对于解决多变量时变系统是无能为力的。到60年代发展了现代控制理论，是用于多变量时变系统，为计算机在伺服系统中的应用奠定了理论基础。

随着大规模集成电路的飞速发展，以及计算机特别是微处理在伺服系统中的普遍应用，近年来，构成伺服控制系统的重要组成部分——伺服元件发生了巨大的变革，并且向着便于计算机控制方向发展。为提高控制精度，便于计算机连接，位置、速度等测量元件趋于数字化、集成化。即使是模拟式的伺服元件亦在向高精度、低噪声的方向发展。

目前，用大功率晶体管PWM控制的永磁式直流电动机驱动装置，是高精度伺服控制领域应用最为广泛的驱动形式。这种装置能实现宽范围的速度和位置控制，较常规的驱动方式交磁电机扩大机驱动、晶体管线性放大驱动、电液驱动、晶闸管驱动具有无可比拟的优点。

功率放大器是伺服系统的重要组成部分，它的性能对伺服系统的性能影响较大，其造价在伺服系统中经常占有较大的比例。用功率晶体管PWM控制的永磁式直流伺服电动机驱动装置，是高精度伺服系统控制领域应用的最为广泛的驱动形式，称之为PWM驱动装置。

发明内容

本发明的目的在于设计一种对直流无刷电机进行位置伺服的控制器，控制的直流无刷发电机具有良好的动态性能和伺服刚度，前馈补偿控制能有效地提高伺服系统的稳定精度和系统响应的速度，且易于工程实现。

本发明的目的是这样实现的：

一种直流无刷电机位置伺服控制器，其组成包括：控制器1、PWM放大电路2、无刷直流电机3、谐波减速器4、速度和位置检测装置5组成，其特征在于：PWMBDCM位置伺服系统采用角度、角速度双环从属控制结构；采用国产无刷直流力矩电机和PWM功放装置及谐波减速器等构成的伺服系统；本系统采用的电机为J130LW-CW无刷直流力矩电机，其中控制器由角度控制器与角速度控制器构成。

PWMBDCM位置伺服系统采用角度、角速度双环从属控制结构；采用国产无刷直流力矩电机和PWM功放装置及谐波减速器等构成的伺服系统；本系统采用的电机为J130LW-CW无刷直流力矩电机。其中控制器由角度控制器与角速度控制器构成；本设计PWM驱动装置用功率晶体管PWM控制的永磁式直流伺服电动机驱动装置，误差信号加到控制器上，以减小系统的误差，并使系统的输出量趋于所期望的值，来实现对直流无刷电机的位置伺服。

本发明的结构特点及有益效果：

1、该发明针对直流无刷电机进行位置伺服的控制器，采用了角度、角速度双环从属控制结构，使得系统具有良好的抗参数变化鲁棒性，抗干扰性强。

2、本发明采用国产谐波减速器的应用使得具有噪声小、精度高的优点。

3、无刷直流力矩电机无机械换向器，PWM功放装置具有小、调速范围广的特点。

4、本发明的伺服控制器具有可靠性高、控制性能好等诸多优点，有广阔的市场前景和经济效益。

附图说明

图1为本发明的系统原理结构图；

图2为本发明的脉分配电路原理图；

图3为本发明的IR2110驱动电路原理图；

图4为PWMBDCM伺服系统结构原理图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理和具体连接关系做更详细地描述：