[发明专利]用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法

权利要求书

1.用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1、建立永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数；

步骤2、设定一段离散频率点的电流信号，将该电流信号注入到电流环控制器中，根据永磁同步伺服电机中从电流到电机机械转速的传递函数模型得到永磁同步伺服电机输出的速度信号，利用傅里叶变换得到每个频率点下永磁同步伺服电机输出的速度信号和注入的所述电流信号之间的频率幅值差异，利用相位检测算法得到每个频率点下永磁同步伺服电机输出的速度信号和注入的所述电流信号之间的相位差，利用该频率幅值差异和相位差，得到永磁同步伺服电机的开环离散波特图数据点；

步骤3、对步骤2得到的永磁同步伺服电机的开环离散波特图数据点进行最小误差拟合，得到永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数中的参数；

步骤4、建立位置环与速度环闭环控制结构，根据位置环与速度环闭环控制结构和永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数，得到位置环与速度环的闭环传递函数，所述位置环与速度环闭环控制结构包括P-PI控制器结构或PI-P控制器结构；

步骤5、根据位置环与速度环的闭环传递函数、永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数中的参数、位置环中的固定参数和速度环中的固定参数，得到位置环与速度环的闭环传递函数中PI参数。

2.根据权利要求1所述的用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法，其特征在于，步骤1中，建立永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数的过程为：

假定实际永磁同步伺服电机电磁转矩与q轴电流成正比，电机输出转矩T_e表示为：

T_e＝K_tI_q 公式1，

式中，T_e为电机电磁转矩，K_t为转矩系数，I_q为q轴电流；

永磁同步伺服电机需要拖动负载转矩，并克服摩擦制动转矩，因此永磁同步伺服电机具有如下的转矩平衡式表示为：

式中，J、B、V分别表示负载转动惯量、电机的粘滞系数和电机机械转速，T_l表示负载转矩；

将永磁同步伺服电机运行至平衡点，负载转矩T_l认为为0，因此负载转矩T_l能够舍去，对公式2进行拉普拉斯变换，得到从q轴电流到电机机械转速的传递函数G_v(s)：

式中，s表示复频率。

3.根据权利要求2所述的用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法，其特征在于，步骤3中，得到永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数中的参数的过程为：

对公式3化简，得到：

通过步骤2得到永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数中的参数与二者相除得到

4.根据权利要求3所述的用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法，

当位置与速度环闭环控制结构为P-PI控制器结构时，速度环控制器传递函数C_PI^v(s)和位置环控制器传递函数分别为：

式中，为速度环的P参数，为速度环的I参数，为位置环的P参数。

5.根据权利要求4所述的用于永磁同步伺服电机控制的参数自整定方法，其特征在于，步骤4中，根据位置与速度环闭环控制结构和永磁同步伺服电机从电流到电机机械转速的传递函数，得到位置与速度环的闭环传递函数为：

当位置与速度环闭环控制结构为P-PI控制器结构时，根据公式3和公式5，得到速度环的闭环传递函数为：

当位置与速度环闭环控制结构为P-PI控制器结构时，根据公式3和公式6，得到位置环的闭环传递函数为：