[发明专利]一种无刷直流电机的双模式复合控制方法

说明书

本公开的无刷直流电机的双模式复合控制方法，在FPGA的采样频率T时序的上升沿采集码盘的角度和无刷电机的相电流，在FPGA的采样频率T时序的下降沿启动DSP读取无刷直流电机的伺服角度θ和无刷直流电机的三相电流I_a、I_b、I_c；计算伺服角度θ与预设角度θ*的伺服角度误差∣Δθ∣，根据伺服角度误差∣Δθ∣与预设门限ζ的关系确定无刷直流电机的控制模式；将三相电流I_a、I_b、I_c转换为两相静止电流，结合伺服角度θ合成反馈力矩矢量；基于无刷直流电机的控制模式和无刷直流电机的反馈力矩矢量控制无刷直流电机输出。解决现有同轴固连码盘测角电路冗余、控制算法复杂、难以兼容控制系统的动、静态指标的问题。

技术领域

本发明属于无刷电机伺服控制技术领域，具体涉及一种无刷直流电机的双模式复合控制方法。

背景技术

无刷直流电机同轴固连一个码盘测角的驱动模式，能够有效快速地检测到无刷直流电机与机械位置的相对位置，相应抑制电机换相引起的转矩脉动、提高系统的稳定精度，被广泛应用于空调机、吊舱、伺服平台等领域。

传统的无刷直流电机驱动硬件大多采用互补式驱动模式，对PCB设计及信号的控制带来极不方便；其次，在三相驱动算法上大多采用电压方波控制、FOC控制、DTC控制等方法。方波控制算法简单，但转矩波动大、存在一定的噪声、效率低；FOC控制转矩波动小，效率高，噪声小，动作响应快，但涉及Clark、ReClark、Park、RePark、Svpwm(7段式或五段式)计算等过程，算法复杂，对电流采样硬件电路、电机参数等要求比较高、控制起来比较困难。DTC控制模式摒弃了解耦思想、取消了旋转坐标Park变换，通过简单的电流与和电压，借助瞬时空间矢量理论计算电机的磁链和转矩，因此具有优良的转矩动态控制性能，但是，稳态时转矩脉动比较大。由此，可以看出以上典型的几种算法，各有优势和缺点。

现代伺服产品对一种同轴固连码盘测角的一体化电路设计、算法简单、既能满足系统的快速性，又能保证系统的稳定性的复合控制策略提出了迫切的需求。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足之一，提供了一种无刷直流电机的双模式复合控制方法，解决现有同轴固连码盘测角电路冗余、控制算法复杂、难以兼容控制系统的动、静态指标的问题，具备算法简单、满足控制系统的快速性和稳定性的复合控制策略等优点。

根据本公开的一方面，本发明提供一种无刷直流电机的双模式复合控制方法，所述方法包括：

在FPGA的采样频率T时序的上升沿采集码盘的角度和无刷电机的相电流，在FPGA的采样频率T时序的下降沿启动DSP读取无刷直流电机的伺服角度θ和无刷直流电机的三相电流I_a、I_b、I_c；

计算所述伺服角度θ与预设角度θ*的伺服角度误差∣Δθ∣，根据伺服角度误差∣Δθ∣与预设门限ζ的关系确定所述无刷直流电机的控制模式；

将所述无刷直流电机的三相电流I_a、I_b、I_c转换为两相静止电流，结合所述无刷直流电机的伺服角度θ合成所述无刷直流电机的反馈力矩矢量；

基于所述无刷直流电机的控制模式和所述无刷直流电机的反馈力矩矢量控制所述无刷直流电机输出。

在一种可能的实现方式中，所述无刷直流电机的控制模式包括：DTC直接转矩控制模式和压控型FOC控制模式。

在一种可能的实现方式中，所述根据伺服角度误差∣Δθ∣与预设门限ζ的关系确定所述无刷直流电机的控制模式，包括：

当伺服角度误差∣Δθ∣大于预设门限ζ时，无刷直流电机的控制模式为DTC直接转矩控制模式；