[发明专利]无电流传感器的电机控制方法与电机控制装置、伺服装置

说明书

本发明涉及一种无电流传感器的电机控制方法与电机控制装置、伺服装置，所述方法步骤为：根据获取的伺服电机转子真实位置θ计算伺服电机真实转速v；对比真实位置θ与设定位置θ^*得到位置差值，经PI控制得到速度给定值v^*；速度给定值v^*与真实转速v做差得到转速差值，经PI控制得到q轴电压u_q；对当前真实位置θ进行三角函数计算得到三角函数值，令u_d=0，电压u_q和电压u_d经变换得到静止坐标系上的电压矢量U_a、U_b、U_c；比较电压矢量U_a、U_b、U_c与三角波；根据比较结果生成驱动伺服电机工作的六路PWM控制信号。所述装置由FPGA实现，且增加磁粉制动器和飞轮。本发明提升伺服电机的低转速稳定度和定位控制精度。

技术领域

本发明属于电机控制技术领域，涉及伺服电机控制技术，具体地说，涉及一种无电流传感器的电机控制方法与电机控制装置、伺服装置。

背景技术

在自动控制系统中，输出量能够以一定的准确度跟随输入量的变化而变化的系统称为伺服系统，伺服系统由伺服驱动装置和驱动元件（即伺服电机）组成。近年来，随着控制理论与电子技术的发展，伺服系统在日常生活、航空航天和武器装备等领域中得到了广泛的应用。

对于某些特殊应用场景（如空间载荷伺服、空间天线定向等），伺服系统需要长时间在低转速下轻载运行，对电机的转速和定位控制精度要求较高。但是，低转速轻载模式下，电机的负载力矩将在静摩擦力矩与动摩擦力矩之间来回切换，使得负载力矩呈现强非线性，容易导致电机出现“停滞-滑脱”的转速波动现象。同时，电机转子的永磁体磁链与定子齿槽相互作用产生齿槽转矩，使得转速波动进一步加剧。因此，非线性摩擦和电机齿槽转矩是影响低速伺服系统转速稳定度的关键因素，必须要重点考虑。此外，在航空航天应用场合，为保证伺服系统可靠性，电流传感器造价一般非常昂贵，并且对伺服系统的体积和功耗都有严格要求。参见文献“Kang GH, Son YD, Kim GT, Hur J: A Novel Cogging TorqueReduction Method for Interior-Type Permanent-Magnet Motor. IEEE Transactionson Industry Applications 2009, 45:161-7.”，对现有的超低速专用电机需要对电机结构进行优化，导致生产成本高且通用性差。从降低成本和满足产品小型化与低功耗的需求角度出发，有必要对电机控制方法及装置进行优化。