[发明专利]一种电机控制系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及电机控制技术领域，更具体地说，涉及一种电机控制系统和方法。

背景技术

电机应用遍及信息处理、音响设备、汽车电气设备、国防、航空航天、工农业生产、日常生活等各个领域，在这些应用领域中对电机控制的精度有着越来越高的要求。

现有的电机控制方法主要应用于直流有刷电机(DC)、直流无刷电机(BLDC)、永磁同步电机等电机。以永磁同步电机的三环控制方法为例，如图1所示，其采用经典的PID(比例-积分-微分)控制方法，控制一般分为电流环控制、速度环控制和位置环控制。虽然PID控制方法具有容易理解、使用简单、不依赖于被控对象的具体模型等优点，但其在高精度位置控制、高精度速度控制以及高动态控制时，是基于电机转速的反馈来消除误差，而由于电机转速往往包含比较大的量化误差，会直接影响电机控制的精度，尤其在电机负载变化比较大时，其电机控制的精度更大大降低了。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种电机控制系统和方法，以解决现有技术中电机控制的精度不高的问题。技术方案如下：

基于本发明的一方面，本发明提供一种电机控制系统，包括利用位置控制器、速度控制器和电流控制器构成的三环控制电路，所述三环控制电路包括电流环控制电路、速度环控制电路和位置环控制电路，所述电机控制系统还包括：负载观测器；其中，

所述负载观测器的第一输入端用于接收所述电流环控制电路输出的电机电压值，所述负载观测器的第二输入端用于接收电机的电机角度信息；

所述负载观测器具体用于依据接收到的所述电机电压值和电机角度信息计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值；并将所述电机转速估计值通过所述负载观测器的第一输出端发送至所述速度环控制电路的输入端，经处理后的电机负载转矩估计值通过所述负载观测器的第二输出端发送至所述速度环控制电路的输出端。

较优的，所述电机控制系统还包括电机位置传感器，所述电机位置传感器用于检测所述电机的电机角度信息。

较优的，所述负载观测器用于依据接收到的所述电机电压值和电机角度信息计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值，包括：

利用公式计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值；

其中为所述电机转速估计值，为所述电机负载转矩估计值，θ为电机角度信息，u_q为q轴电流控制器输出的电机电压值，Ψ_f为永磁体励磁磁链，k_t为电机的力矩常数，k_t＝1.5p_nΨ_f，R为定子相电阻，p_n为电机的极对数，C₁、C₂、C₃为所述负载观测器的可调参数，C₁、C₂、C₃均为正数，J为电机转子转动惯量。

较优的，处理所述电机负载转矩估计值具体为：将所述电机负载转矩估计值除以电机的力矩常数k_t。

基于本发明的另一方面，本发明提供一种电机控制方法，应用于上述权利要求任一项所述的电机控制系统中，所述电机控制方法包括：

检测并获取电机控制系统中电机的电机角度信息以及电流环控制电路输出的电机电压值；

依据所述电机电压值和电机角度信息计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值；

将所述电机转速估计值反馈回所述电机控制系统中的速度环控制电路的输入端，将处理后的电机负载转矩估计值反馈回所述电机控制系统中的速度环控制电路的输出端，以使得所述电机控制系统依据所述电机转速估计值和处理后的电机负载转矩估计值进行自动调节。

较优的，所述依据所述电机电压值和电机角度信息计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值，包括：

利用公式计算得到电机的电机负载转矩估计值和电机转速估计值；